[發明專利]一種觀測不融合液面間空氣層干涉現象的裝置及其使用方法

在審

• 申請號: 201711330976.5
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN107843597A
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 白赫;段瑞夢;畢瑛潔
• 申請（專利權）人: 天津師范大學
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙)12214
• 代理人: 王秀奎,田陽

技術領域

本發明屬于測量測試領域，更加具體地說，具體涉及一種觀測不融合液面間空氣層干涉現象的裝置及其使用方法。

背景技術

超疏水材料主要利用其自清潔、防污、防粘附等優越的特性，廣泛應用于建筑業、工農生產業、管道運輸業、醫療衛生和國防軍事等領域。其次，探究液滴不融合現象也是對液體潤滑理論的進一步研究，液體潤滑層與空氣層間的摩擦，可以通過空氣層的厚度反應出來，而空氣層厚度的測量方法一般采用干涉法測量。在現有技術中沒有可以應用在觀測液體不融合現象空氣層干涉的設備，因此發明一種設備可以同步觀察由于不融合而產生的干涉現象，驗證液滴不融合現象的空氣層理論，對新型超疏水材料的研究和開發有極其重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于填補現有技術對于觀測不融合現象空氣層干涉的設備的空白，提供一種觀測不融合液面與空氣層干涉現象的裝置及其使用方法。

本發明的技術目的通過下述技術方案予以實現：

一種觀測不融合液面間空氣層干涉現象的裝置，包括光源、觀測部件、樣品臺、液滴發生裝置、揚聲器、信號發生器、音頻功率放大器和計算機，所述光源為三盞以上同色且具有相干性光源，所述觀測部件包括顯微鏡及螺桿移動裝置，所述顯微鏡安裝在螺桿移動裝置上；

其中，所述光源按照正多邊形方式安裝在所述正多邊形頂點位置，所述揚聲器安裝在所述正多邊形中心，所述樣品臺設置在所述揚聲器上，所述觀測裝置設置在所述樣品臺一側且保證所述觀測裝置中的顯微鏡在所述樣品臺正上方，所述液滴發生裝置位于所述樣品臺相對觀測裝置一側，所述信號發生器信號輸出端與音頻功率放大器信號輸入端相連，所述音頻放大器信號輸出端與所述揚聲器相連，計算機與顯微鏡數據輸出端連接。

上述技術方案中，所述液滴發生裝置包括調節支架和注射器，所述注射器與水平面呈45°～60°角，所述注射器最低點距離樣品臺底面高度為5cm～10cm。

上述技術方案中，所述顯微鏡為放大倍數不小于1000倍的數碼電子顯微鏡，所述光源為低壓鈉燈。

上述技術方案中，所述正多邊形邊長為23cm～45cm之間。

上述技術方案中，所述樣品臺為玻璃培養皿，所述揚聲器為長沖程揚聲器。

利用上述裝置進行不融合液面間空氣層干涉現象觀測的方法，按照下述方法進行：

打開光源待其穩定后開始實驗，將溶液試劑注入所述樣品臺中，形成厚度為1cm～4cm的液膜，打開并調整信號發生器，使其輸出頻率為16Hz～25Hz的正弦信號，所述正弦信號經過音頻功率放大器調節Vpp值為0.08±0.01mv后輸入揚聲器，將所述溶液試劑注入液滴發生裝置中的注射器內，緩慢推動注射器，在注射器最低點形成液滴并使其自由下落入樣品臺中的液膜內，通過調節所述螺桿移動裝置調節顯微鏡高度，直至在計算機中觀察到清晰的干涉條紋現象。

上述技術方案中，所述溶液試劑為硅油，所述硅油為50cst硅油，注射器最低點與樣品臺中硅油液面之間距離為4～6cm。

上述技術方案中，硅油注入所述樣品臺后靜置5～10分鐘。

上述技術方案中，所述光源采用低壓鈉燈時，開始試驗前需充分預熱15分鐘以上。

上述技術方案中，在計算機中采用Measurement軟件進行干涉圖像的觀察和采集。

采用以上觀測不融合液面間空氣層干涉現象裝置及裝置的使用方法，可以同步觀察到由于不融合而產生的干涉現象，從而確定液滴不融合現象的存在以及驗證液滴不融合現象的空氣層理論。該裝置及裝置的使用方法可以應用在科學研究及課堂教學等方面，對進一步開展新型超疏水材料的研發工作有重要的實用價值。

附圖說明

圖1為觀測不融合液面間空氣層干涉現象裝置平面示意圖；

圖2為觀測不融合液面間空氣層干涉現象裝置I-I剖面示意圖；

圖中：1.光源；2.觀測部件；2-1.顯微鏡；2-2.螺桿移動裝置；3.樣品臺；4.液滴發生裝置；4-1.注射器；4-2.調節支架；5.揚聲器；6.信號發生器；7.音頻功率放大器；8.計算機。

圖3Measurement軟件在計算機中觀察到干涉條紋圖像

具體實施方式：

為了使本發明的優點、技術方案及目的更加明白，下面結合實例對本發明進行進一步的說明。下面給出本發明的實施案例，是對本發明的進一步說明，而不是限制本發明的范圍。

實施例