[發明專利]物性測量設備和物性測量方法

無效

• 申請號: 200910141330.1
• 申請日: 2009-05-31
• 公開（公告）號: CN101592581A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: 林義人
• 申請（專利權）人: 索尼株式會社
• 主分類號: G01N11/00
• 分類號: G01N11/00;G01N3/00;G01R27/02
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 李曉冬;南 霆

技術領域

本發明的實施例一般地涉及物性測量設備，用于測量使得樣品變形時 在樣品中產生的應力和用于測量樣品的阻抗，并且涉及物性測量設備所采 用的物性測量方法。更具體地，本發明的實施例涉及用于在一次測量中同 時測量樣品的動態粘彈性和介電特性的技術。

背景技術

過去，旋轉流變儀被廣泛用于測量測量動態粘彈性。一般來說，旋轉 流變儀具有如下構造：樣品被夾在固定在流變儀設備上的下平板與具有通 過軸連接到軸承的上表面的錐形的或平的上板之間。在這樣的構造中，上 板被旋轉或振動，以使得樣品變形，然后測量由該變形導致的應力。

此時，可以改變施加到樣品的旋轉或振動的頻率，以獲得動態信息。 然后，基于該動態信息找到樣品的粘彈性。在具有這樣的構造的流變儀 中，空氣軸承可以被用作所述軸承，以允許極小的應力可以被檢測并允許 具有低粘度的樣品可以被有效地測量。

作為如上所述的、樣品被夾在下板和上板之間的構造的替換，旋轉流 變儀可以具有如下的構造：外圓筒和內圓筒(或內圓柱)被同心地設置， 并且樣品被注入到外圓筒和內圓筒(或內圓柱)之間的間隙之間進行測 量。在流變儀具有這樣的構造的情況下，內圓筒(或內圓柱)或外圓筒被 旋轉或振動，并且檢測由旋轉或振動導致的應力。

在具有如上所述的包括一對上下板的構造的流變儀中，將樣品夾在板 之間的構造可以看作是一電容器。因此，通過在板之間施加電壓，可以觀 察樣品的介電響應。但是，在此情況下，需要以一定形式使得導體與上板 物理接觸，作為電接觸。如上所述，上板需要被旋轉或振動，以測量樣品 的動態粘彈性。具體來說，當利用現有的物性測量設備來測量樣品的動態 粘彈性和介電特性兩者時，至少，與樣品接觸的兩個表面由導體材料制 成，此外，使得金屬夾或類似物與旋轉軸接觸，以建立與兩個表面的電接 觸。

此外，在過去已經提出了一種方法，用于從作為彈性表面波之間的傳 播速度和傳播損耗差的測量結果所獲得的值找出測量對象的液體部分的粘 度系數和介電常數，其中，所述彈性表面波在形成彈性表面傳播線的梳狀 電極被浸沒在測量對象的液體部分中時輸入。對于所提出的這種方法的更 多信息，建議讀者參考日本專利申請公開No.Hei?6-109710(此后稱為專利 文件1)和日本專利申請公開No.Hei?6-194346(此后稱為專利文件2)。

發明內容

然而，在通過使得金屬夾與旋轉流變儀的旋轉軸接觸來測量樣品的介 電特性的情況下，當測量具有低粘度系數的樣品時，金屬夾和旋轉軸之間 的摩擦變得突出，使得樣品的動態響應不再能夠被觀察到。結果，導致動 態粘彈性的測量準確性劣化的問題。此外，在介電特性的測量中，由于旋 轉軸的運動，與金屬夾的接觸的好壞每秒鐘都在變化，并且好壞的變化成 為大的噪聲。結果，導致不能正確估計樣品的介電響應的問題。就是說， 使得構件與旋轉軸和/或上板接觸以保證與旋轉軸和/或上板的電接觸的方 法不期望地向動態測量和電測量引入了大的誤差。

應該注意，除了使得金屬夾與旋轉軸和/或上板接觸以保證與旋轉軸和 /或上板的電接觸的方法之外，還存在使用水銀作為軸承的方法。然而，此 方法不能測量使用空氣軸承所能測量的極小的扭矩。因此，此方法的應用 非常有限。此外，因為此方法使用水銀，所以從安全角度考慮，該方法不 是理想的。

另一方面，在專利文件1和2中描述的測量設備被用于基于特定的模 型由聲阻測量的結果測量樣品的粘度系數、介電常數和電導率。然而，因 為粘度系數、介電常數和電導率不是直接測量的，所以較之直接測量所獲 得的結果，該粘度系數、介電常數和電導率中的每一個的測量值的可靠性 較差。此外，專利文件1和2中所述的測量設備各自的構造導致如下問 題：設備不能通過改變測量頻率來測量動態粘彈性。此外，專利文件1和 2中所述的測量設備各自具有被設計成沒有實現高頻傳輸線的結構。因 此，專利文件1和2中所述的測量設備都存在如下問題：不能在高頻范圍 內(尤其是例如不低于1MHz的頻率范圍)以高的準確度測量介電常數和 電導率。

如上所述，現有測量設備和現有測量方法不能以高的準確度在一次測 量中同時測量具有低粘度系數的樣品的動態粘彈性和介電特性。具有低粘 度系數的樣品的典型實例是由液態材料制成的樣品和處于凝膠過程的初始 階段的樣品。此外，在具有高粘度系數的樣品的情況下，需要通過抑制噪 聲來提高測量準確度。