一種基于太赫茲光譜分析的油頁(yè)巖熱解固體跟蹤裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型是一種基于太赫茲光譜分析的油頁(yè)巖熱解固體跟蹤裝置。該裝置包括隔熱的外殼和底座，溫控裝置、反射鏡組、旋轉(zhuǎn)夾具臺(tái)和通氣結(jié)構(gòu)。溫控裝置、反射鏡組、旋轉(zhuǎn)夾具臺(tái)都安裝在底座上，并安置在隔熱外殼內(nèi)部，其中溫控裝置探測(cè)并控制裝置內(nèi)部的溫度，反射鏡組能夠轉(zhuǎn)折光路，旋轉(zhuǎn)夾具臺(tái)能改變反應(yīng)物位置，使得反應(yīng)物移動(dòng)到探測(cè)光路中，通氣結(jié)構(gòu)能探測(cè)裝置內(nèi)部氣壓，向裝置內(nèi)充入氣體，也可將裝置中反應(yīng)生成的氣體抽出。該裝置能夠利用太赫茲光譜對(duì)熱解反應(yīng)進(jìn)行跟蹤，通過(guò)分析太赫茲光譜獲取熱解反應(yīng)信息。
【專利說(shuō)明】一種基于太赫茲光譜分析的油頁(yè)巖熱解固體跟蹤裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型是關(guān)于油頁(yè)巖的熱解跟蹤裝置，尤其涉及一種基于太赫茲光譜分析技術(shù)的油頁(yè)巖熱解跟蹤裝置，能夠?qū)τ晚?yè)巖熱解反應(yīng)的固體變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。

【背景技術(shù)】
[0002]熱解反應(yīng)是一類重要的化學(xué)反應(yīng)，在科學(xué)研究、化學(xué)工業(yè)都有重要的應(yīng)用。利用熱解反應(yīng)可以研究固體反應(yīng)物的物理、化學(xué)性質(zhì)，這有助于判別反應(yīng)物在反應(yīng)過(guò)程中所處的狀態(tài)，也有助于理解反應(yīng)物的成份、組成。
[0003]油頁(yè)巖是由有機(jī)物和無(wú)機(jī)礦物質(zhì)構(gòu)成的可燃性有機(jī)巖石，其有機(jī)物以干酪根的形式存在，熱解油頁(yè)巖是獲得頁(yè)巖油和研究油頁(yè)巖組成成分的重要手段。
[0004]動(dòng)力學(xué)分析是研究熱解反應(yīng)的傳統(tǒng)方法之一，通過(guò)熱解實(shí)驗(yàn)獲取動(dòng)力學(xué)參數(shù)進(jìn)而建立模型，從而在理論上模擬和分析反應(yīng)過(guò)程。這種方法需要借助專門的熱天平來(lái)完成，通過(guò)測(cè)定物質(zhì)質(zhì)量與時(shí)間的關(guān)系(TG曲線)，可以求解得到熱力學(xué)參數(shù)，因此又被稱為熱重分析法。熱重分析法的缺點(diǎn)主要在于影響因素多，試樣量、試樣皿、氣氛、升溫速率、揮發(fā)物冷凝、浮力等都會(huì)對(duì)TG曲線產(chǎn)生影響。此外XRD (X射線衍射)法也是研究熱解反應(yīng)的傳統(tǒng)手段之一，但由于射線能量高，容易對(duì)樣品結(jié)構(gòu)造成損壞。SEM掃描電鏡法也是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)手段之一，也可以用來(lái)研究油頁(yè)巖的熱解反應(yīng)，但是SEM需要對(duì)樣本做處理，保證樣本表面導(dǎo)電，否則無(wú)法對(duì)油頁(yè)巖熱解反應(yīng)的過(guò)程實(shí)現(xiàn)跟蹤。
[0005]太赫茲波(THz)是介于紅外和微波之間的波段，具有較低的光子能量(ITHz對(duì)應(yīng)的光子能量為4.14meV)，與X射線衍射技術(shù)相比較，太赫茲波不會(huì)因?yàn)殡婋x而造成樣品的損壞。太赫茲波脈沖具有皮秒級(jí)脈寬(一皮秒等于10_12秒)，可以利用它對(duì)各種有機(jī)生物分子進(jìn)行時(shí)間分辨的研究(時(shí)間分辨的研究就是指研究物質(zhì)隨時(shí)間變化的過(guò)程，即研究物質(zhì)在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的狀態(tài))。而油頁(yè)巖官能團(tuán)分子振動(dòng)的時(shí)間量級(jí)為是10_9—10_15s，因此可以利用太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)捕捉油頁(yè)巖熱解時(shí)官能團(tuán)化學(xué)鍵斷裂生成自由基及其穩(wěn)定聚合的特性，基于太赫茲波脈沖的這種特性，可以彌補(bǔ)X射線所不能捕捉到的官能團(tuán)瞬間變化特性。
[0006]由于目前缺少相關(guān)裝置將熱解反應(yīng)物與太赫茲光譜分析有效結(jié)合起來(lái)，太赫茲光譜技術(shù)應(yīng)用于熱解反應(yīng)研究有較大困難?；诖朔N狀況， 申請(qǐng)人:提出一種基于太赫茲光譜技術(shù)的油頁(yè)巖熱解跟蹤裝置，能夠在熱解油頁(yè)巖的同時(shí)允許太赫茲波透過(guò)固體反應(yīng)物，以實(shí)現(xiàn)利用太赫茲光譜技術(shù)跟蹤熱解反應(yīng)進(jìn)程。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實(shí)用新型提出一種基于太赫茲光譜分析的油頁(yè)巖熱解固體跟蹤裝置，將太赫茲光譜分析技術(shù)應(yīng)用到熱解反應(yīng)的研究領(lǐng)域，用太赫茲時(shí)域信號(hào)跟蹤熱解固體的變化，捕捉熱解產(chǎn)物在皮秒量級(jí)的超快動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)過(guò)程，通過(guò)太赫茲時(shí)域信號(hào)的強(qiáng)度及相位變化表征油頁(yè)巖結(jié)構(gòu)變化的動(dòng)力學(xué)特征。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案:一種基于太赫茲光譜分析的油頁(yè)巖熱解固體跟蹤裝置，包括一隔熱密閉的箱體，在箱體的兩相對(duì)的側(cè)壁上，開(kāi)設(shè)有兩個(gè)供太赫茲波射入、射出的太赫茲透射窗；一旋轉(zhuǎn)夾具臺(tái)，通過(guò)轉(zhuǎn)軸設(shè)置在箱體內(nèi)，旋轉(zhuǎn)夾具臺(tái)上設(shè)置有樣品槽，槽中樣品隨旋轉(zhuǎn)夾具臺(tái)的擺動(dòng)而擺動(dòng)；一反射鏡組，由四面反射鏡組成，布置在箱體內(nèi)，擺放的位置關(guān)系滿足:從一個(gè)太赫茲透射窗入射的太赫茲波，在四面反射鏡的反射下形成~形光路，對(duì)擺動(dòng)的樣品往返兩次透射，最終從另一個(gè)太赫茲透射窗射出；還包括一控制箱體內(nèi)溫度的溫控裝置，和一控制箱體內(nèi)氣壓的通氣裝置。
[0009]所述箱體底部設(shè)置有旋轉(zhuǎn)軸孔，所述旋轉(zhuǎn)夾具臺(tái)包括所述旋轉(zhuǎn)軸和一擺臂，旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)軸承套設(shè)在所述旋轉(zhuǎn)軸孔中，旋轉(zhuǎn)軸上安裝一組正交的齒輪組，齒輪軸伸出箱體側(cè)壁，在齒輪軸上安裝一旋鈕，擺臂固定套設(shè)在旋轉(zhuǎn)軸上，擺臂的一端設(shè)置有所述的樣品槽。
[0010]所述兩個(gè)太赫茲透射窗，由單晶硅材質(zhì)做成，且這兩個(gè)透射窗的表面平行。
[0011]所述四面反射鏡插設(shè)在箱體底部的插槽中，反射面與水平面垂直，具體位置關(guān)系是:第一反射鏡、第二反射鏡分別側(cè)對(duì)兩個(gè)太赫茲透射窗但傾斜方向相反，反射面與太赫茲透射窗平面的夾角均為銳角α ;第三、第四反射鏡與第一、第二反射鏡兩兩為一組分置于旋轉(zhuǎn)夾具臺(tái)的兩側(cè)；第三反射鏡與第二反射鏡傾斜方向相同，但第三反射鏡的反射面與箱體側(cè)壁的夾角為180° -β，其中β=90° -α，且β〈45° ;第四反射鏡與第一反射鏡傾斜方向相同，但第四反射鏡的反射面與箱體側(cè)壁的夾角為180° -^3，其中^=90° -α，且 β<45°。
[0012]所述兩個(gè)太赫茲透射窗位于箱體的同一橫截面上。
[0013]所述溫控裝置包括熱電偶、顯示裝置、電熱絲、電位器，熱電偶通過(guò)測(cè)量電路與顯示裝置電連接，熱電偶探測(cè)端頂在樣品的一側(cè)，電位器與電熱絲串聯(lián)在測(cè)量電路中，電熱絲布設(shè)在樣品槽的周圍夾層中。
[0014]所述通氣裝置包括連通于箱體內(nèi)部的進(jìn)氣分析管和出氣管，還有壓力表；進(jìn)氣管連接N2或Ar2氣瓶，出氣管連接到廢氣收集裝置，管上設(shè)置有減壓閥，壓力表探測(cè)端伸入在箱體里部。
[0015]所述反射鏡采用表面拋光的不銹鋼材質(zhì)的平面鏡。
[0016]本實(shí)用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本實(shí)用新型可以將熱解反應(yīng)和太赫茲光譜技術(shù)緊密聯(lián)系起來(lái)，可以在熱解反應(yīng)的過(guò)程中利用太赫茲光譜儀實(shí)時(shí)跟蹤反應(yīng)進(jìn)程。以往的裝置只能單獨(dú)進(jìn)行熱解反應(yīng)，無(wú)法與光路銜接實(shí)現(xiàn)光譜測(cè)量，或者可以進(jìn)行太赫茲光譜測(cè)量但無(wú)法同時(shí)進(jìn)行熱解反應(yīng)，本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)克服了以往裝置的缺陷。2、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，能夠較精確地實(shí)現(xiàn)固體反應(yīng)物同一點(diǎn)的正反向透射測(cè)量，便于更全面地研究反應(yīng)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和反應(yīng)狀態(tài)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]以下附圖在于對(duì)本實(shí)用新型做示意性說(shuō)明和解釋，并不限定本實(shí)用新型的范圍，其中:
[0018]圖1為本實(shí)用新型跟蹤裝置的立體外觀視圖；
[0019]圖2為本實(shí)用新型跟蹤裝置去除上蓋露出內(nèi)部結(jié)構(gòu)的立體視圖；
[0020]圖3為底座的俯視圖；
[0021]圖4為旋轉(zhuǎn)夾具臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖5為反應(yīng)反射鏡組的安裝以及光路的示意圖；
[0023]圖5-1為夾具臺(tái)旋轉(zhuǎn)光線從樣品正面穿過(guò)的示意圖；
[0024]圖5-2為夾具臺(tái)旋轉(zhuǎn)光線從樣品反面穿過(guò)的示意圖；
[0025]圖中，1-箱體、2-旋轉(zhuǎn)夾具臺(tái)、3-反射鏡組、4-溫控裝置、5-通氣裝置、11_底座、12-上蓋、13-螺釘、14-太赫茲入射窗、15-太赫茲出射窗、16-旋轉(zhuǎn)軸孔、17-反射鏡插槽、18-隔熱的夾層、21-旋轉(zhuǎn)軸、22-擺臂、23-樣品槽、24-卡槽、25-通孔、31-第一反射鏡、32-第二反射鏡、33-第三反射鏡、34-第四反射鏡、51-進(jìn)氣管51、52_出氣管、53-氣瓶、54-收集裝置54、55-壓力表探測(cè)端。

【具體實(shí)施方式】
[0026]為了對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和效果有更加清楚的理解，下面結(jié)合附圖對(duì)本跟蹤儀的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0027]如圖1?3所示，一種基于太赫茲光譜技術(shù)的油頁(yè)巖熱解固體跟蹤裝置，用途在于為太赫茲時(shí)域光譜儀提供配套的測(cè)試裝置，能夠利用太赫茲光譜技術(shù)對(duì)熱解反應(yīng)的進(jìn)程進(jìn)行跟蹤。該熱解跟蹤儀包括一箱體1、旋轉(zhuǎn)夾具臺(tái)2、反射鏡組3、溫控裝置4和通氣裝置5。
[0028]在實(shí)施例中，箱體I為長(zhǎng)方體形(正方體也可以)，由底座11和上蓋12組成，都由隔熱、遮光的剛性材料做成，底座11為一立方體無(wú)蓋盒子，上蓋12扣在盒子上，它們之間通過(guò)螺釘13緊固從而形成一密閉的箱體。如圖1所示。在箱體的兩縱向側(cè)壁上，開(kāi)設(shè)有兩個(gè)太赫茲透射窗，一個(gè)為太赫茲入射窗14、一個(gè)為太赫茲出射窗15,透射窗由單晶娃材質(zhì)做成，它有良好的太赫茲波透過(guò)性，同時(shí)耐高溫隔熱。這兩個(gè)透射窗的表面平行，也即它們與箱體的兩縱向側(cè)壁也平行，且較佳的是這兩個(gè)透射窗位于箱體的同一橫截面上，因?yàn)檫@樣對(duì)于裝置設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。雖然兩個(gè)透射窗也可以前后平行錯(cuò)位放置，甚至是兩個(gè)透射窗的表面不平行，也可以實(shí)現(xiàn)光譜分析，但是這樣對(duì)于裝置的設(shè)計(jì)變得非常復(fù)雜。
[0029]另外，在箱體上還開(kāi)設(shè)有兩個(gè)氣口，一個(gè)連接進(jìn)氣管51，另外一個(gè)連接出氣管52 ；以及在箱體上還開(kāi)設(shè)有管線進(jìn)出口(圖中未示出)。該跟蹤裝置在各部分連接到位的前提下除了箱體這兩個(gè)透射窗能透光外，其余部位不透光。
[0030]如圖3所示，在本實(shí)用新型的底座12上，設(shè)置有一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸孔16和四個(gè)反射鏡插槽17，旋轉(zhuǎn)夾具臺(tái)2的旋轉(zhuǎn)軸插設(shè)在旋轉(zhuǎn)軸孔中，反射鏡組3 (包括四面反射鏡)插設(shè)在這些反射鏡插槽中。旋轉(zhuǎn)軸孔16較佳是設(shè)置在底座的中心，四個(gè)反射鏡插槽兩兩為一組沿底座的縱向設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸孔的兩側(cè)，具有一定的角度規(guī)則(見(jiàn)下文的反射鏡組的介紹)。底座的一端設(shè)置有隔熱的夾層18，夾層內(nèi)部放置溫控裝置4的元器件(除去電熱絲和熱電偶)。
[0031]在介紹旋轉(zhuǎn)夾具臺(tái)之前，先說(shuō)明溫控裝置4的組成，溫控裝置4也安裝在底座上，包括測(cè)量電路、熱電偶、顯示裝置、電熱絲、電位器。
[0032]如圖2和4所示，旋轉(zhuǎn)夾具臺(tái)2設(shè)置在箱體里部，包括一旋轉(zhuǎn)軸21和一擺臂22，旋轉(zhuǎn)軸21安裝在底座的旋轉(zhuǎn)軸孔16中，擺臂22的一端設(shè)置有樣品槽23。擺臂22固定套設(shè)在旋轉(zhuǎn)軸21上，旋轉(zhuǎn)軸21通過(guò)軸承組件插入在底座的旋轉(zhuǎn)軸孔16中，外力作用下旋轉(zhuǎn)夾具臺(tái)2可以在旋轉(zhuǎn)軸孔16中轉(zhuǎn)動(dòng)。油頁(yè)巖熱解固體樣品插入在樣品槽23中，樣品槽周圍有夾層，夾層里布設(shè)有電熱絲。夾具臺(tái)的上方有一卡槽24，可以卡住熱電偶的探測(cè)臂，探測(cè)端頂在樣品的一側(cè)，二者保持良好的接觸，熱電偶隨夾具臺(tái)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，即可較準(zhǔn)確地測(cè)量樣品的表面溫度。對(duì)于熱電偶的布置可以采用其他的方法也可以。夾具臺(tái)安放電熱絲的槽的一側(cè)面有貫穿夾具臺(tái)的通孔25，導(dǎo)線可以從該孔中穿過(guò)，連接電熱絲和處入隔熱夾層中的溫控元件。
[0033]熱電偶的探測(cè)端靠近旋轉(zhuǎn)夾具臺(tái)上插入樣品的區(qū)域，熱電偶感知箱體內(nèi)部溫度并通過(guò)測(cè)量電路傳遞給顯示裝置，向使用者顯示溫度信息。電位器和電熱絲串聯(lián)接入電路中，根據(jù)電路知識(shí)可知電熱絲輸出功率決定為P電熱絲=U2R電熱絲/ (R電位器+Rei^m)2，由此可知使用者可以調(diào)節(jié)電位器的聯(lián)入電阻值調(diào)節(jié)電熱絲的輸出功率，從而以一定溫度加熱熱解反應(yīng)樣品。
[0034]旋轉(zhuǎn)軸21的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)在旋轉(zhuǎn)軸上安裝一組正交的齒輪組，齒輪軸伸出箱體側(cè)壁，在齒輪軸上安裝一旋鈕實(shí)現(xiàn)，即將水平轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為豎直轉(zhuǎn)動(dòng)。上述這些都屬于常規(guī)采用的技術(shù)方式。
[0035]如圖2和5所示，反射鏡組3設(shè)置在箱體里部，安裝在底座上，由四面反射鏡組成，反射鏡為采用表面拋光的不銹鋼材質(zhì)的平面鏡。分別插在底座11的四個(gè)插槽中，四面反射鏡形狀大小相同，只有擺放位置不同而已。第一反射鏡31與第二反射鏡32分別側(cè)對(duì)太赫茲入射窗14和太赫茲出射窗15，但傾斜方向相反；第三反射鏡33與第四反射鏡34沿箱體縱向設(shè)置在箱體的另一端，與第一反射鏡31、第二反射鏡32分置于旋轉(zhuǎn)夾具臺(tái)2的兩側(cè)；第三反射鏡33與第二反射鏡32傾斜方向相同。
[0036]上述反射鏡插槽17實(shí)際是根據(jù)反射鏡的設(shè)計(jì)要求而設(shè)置，四面反射鏡以一定角度安裝在裝置中，太赫茲波從入射窗14射入，光路以形式依次經(jīng)第一反射鏡31、第二反射鏡32、第三反射鏡33、第四反射鏡34幾次折返，最終從出射窗15射出(光路如圖5中帶箭頭的虛線所示)。4面反射鏡各完成I次反射，反射光路處于同一平面內(nèi)，入射光線和出射光線在同一方向，利于出射的太赫茲波被太赫茲光譜儀接收。
[0037]通氣裝置5，包括進(jìn)氣管51和出氣管52，連通于箱體內(nèi)部，還有壓力表。進(jìn)氣管可連接N2、Ar2等氣瓶53，出氣管可連接導(dǎo)氣管將氣體導(dǎo)入到外部廢氣收集裝置54或排放至安全區(qū)域，在導(dǎo)氣管上設(shè)置有減壓閥。壓力表探測(cè)端55伸入在箱體里部，檢測(cè)內(nèi)部氣壓并顯示到外部的儀表盤上。進(jìn)出氣口從裝置的正面伸入到裝置內(nèi)部，可以保證內(nèi)外部氣體雙向同時(shí)流通。
[0038]油頁(yè)巖熱解樣品通過(guò)旋轉(zhuǎn)夾具臺(tái)2安置于密閉、隔熱的箱體空間內(nèi)部，在空間內(nèi)通入太赫茲波配以反射鏡組3將太赫茲波往返兩次穿過(guò)固體樣品，配以溫控裝置和通氣裝置對(duì)樣品創(chuàng)造多種熱解環(huán)境，使得太赫茲波在多種溫度、壓力、加熱速率條件下，因感受油頁(yè)巖熱解變化而動(dòng)態(tài)變化，從而通過(guò)太赫茲時(shí)域信號(hào)的強(qiáng)度及相位變化表征油頁(yè)巖結(jié)構(gòu)變化的動(dòng)力學(xué)特征。
[0039]這里，將箱體分解為上蓋和底座兩部分，不僅便于安裝內(nèi)部的各部件，而且二者組成了一個(gè)熱解反應(yīng)的密閉空間，熱解反應(yīng)進(jìn)行所需的高溫不會(huì)對(duì)封閉空間外的操作人員和光學(xué)平臺(tái)造成影響。裝置的兩側(cè)面均鑲嵌有對(duì)于太赫茲波透明的耐高溫單晶硅透射窗。兩單晶硅窗口的前后表面平行，且平行于裝置隔熱外殼的側(cè)面，使對(duì)正入射的太赫茲波不產(chǎn)生偏折。
[0040]反射鏡組采取獨(dú)特設(shè)計(jì)方式，由4面反射鏡組成，以一定角度安裝在熱解跟蹤裝置中，構(gòu)成形轉(zhuǎn)折光路，使得太赫茲波從樣品的正反兩面兩次穿過(guò)。反射鏡的反射面與水平面垂直，太赫茲波進(jìn)入裝置內(nèi)依次經(jīng)過(guò)4個(gè)反射鏡，每個(gè)反射鏡能夠?qū)⒐饩€折射一次，每次折射后光線仍處于同一平面內(nèi)。經(jīng)過(guò)所有反射鏡的折射后，光線的傳播方向與進(jìn)入裝置的方向一致并從裝置射出，進(jìn)入配套使用的太赫茲光譜儀接收端。兩次測(cè)量好處是，太赫茲波每穿過(guò)樣品一次進(jìn)行一次測(cè)量，測(cè)量完成后轉(zhuǎn)一下夾具臺(tái)的角度，從樣品同一點(diǎn)的反面穿過(guò)再次測(cè)量，這樣可以研究物質(zhì)在一個(gè)維度的各向異性。傳播方向一致的好處是為保證裝置對(duì)外部測(cè)量光路(太赫茲光譜儀使用所配套的光路)不產(chǎn)生影響。
[0041]旋轉(zhuǎn)夾具臺(tái)能繞旋轉(zhuǎn)軸中心轉(zhuǎn)動(dòng)，改變樣品的空間位置，使樣品在擺動(dòng)過(guò)程中兩次進(jìn)入探測(cè)光路中?？刂菩D(zhuǎn)夾具臺(tái)的旋鈕，使用者可以方便地控制熱解樣品移入或移出探測(cè)光路。當(dāng)旋轉(zhuǎn)夾具臺(tái)的對(duì)稱面與單晶硅透射窗平面所夾銳角為90° -2β時(shí)(如圖5-1所示)，平行太赫茲波可從樣品正面入射一次；在此狀態(tài)下，旋轉(zhuǎn)夾具臺(tái)的對(duì)稱面繞其旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過(guò)180° -4β角(圖5-2所示)，太赫茲波可從樣品的反面再次入射一次，前后入射點(diǎn)連線落在旋轉(zhuǎn)夾具臺(tái)的對(duì)稱面內(nèi)且垂直于片狀樣本平面，即可實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)的正反向測(cè)量。單點(diǎn)的正反向測(cè)量，可以使得測(cè)量更有說(shuō)服力，同時(shí)更重要的是研究物質(zhì)的各向異性，即研究光正反面從同一點(diǎn)透過(guò)，所發(fā)生的變化是否相同。本裝置能夠?qū)崿F(xiàn)旋轉(zhuǎn)一個(gè)特定的角度就能夠從理論上做到較精確地同一點(diǎn)雙向入射，誤差比以前的裝置小，測(cè)量結(jié)果也更有說(shuō)服力。
[0042]溫控裝置能夠感知和控制所述熱解跟蹤裝置內(nèi)部的反應(yīng)溫度。熱電偶感知內(nèi)部溫度并將信號(hào)傳遞給測(cè)量電路，最終將溫度信號(hào)傳遞給顯示裝置向使用者顯示溫度信息。使用者可以調(diào)節(jié)電位器的聯(lián)入電阻值調(diào)節(jié)電熱絲的輸出功率，從而以一定溫度加熱反應(yīng)物質(zhì)。
[0043]通氣裝置能探測(cè)裝置內(nèi)部氣壓，向裝置內(nèi)部加壓充入氣體，也可將反應(yīng)生成的氣體抽出。進(jìn)氣管道可連接N2、Ar2等氣瓶，出氣管道可連接導(dǎo)氣管將氣體導(dǎo)入到外部廢氣收集裝置或排放至安全區(qū)域。N2、Ar2是常見(jiàn)的惰性氣體，不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，對(duì)太赫茲波的影響也極小，充氣可以把反應(yīng)產(chǎn)生的可能對(duì)太赫茲波產(chǎn)生影響的氣體吹走，同時(shí)，充入這兩種氣體可以防止高溫?zé)峤鈺r(shí)可燃物質(zhì)與氧氣發(fā)生反應(yīng)而燃燒。
[0044]總之，溫控裝置能夠感知和控制所述熱解跟蹤裝置內(nèi)部的反應(yīng)溫度，反射鏡組能夠轉(zhuǎn)折光路，旋轉(zhuǎn)夾具臺(tái)能改變反應(yīng)物的位置，將反應(yīng)物移入探測(cè)光路中，旋轉(zhuǎn)夾具臺(tái)能繞一定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變固體反應(yīng)物的空間位置，使熱解固體移到探測(cè)光路中。本實(shí)用新型使用太赫茲波進(jìn)行熱解固體的探測(cè)，太赫茲波不會(huì)因?yàn)殡婋x而造成樣品的損壞。太赫茲波脈沖具有皮秒級(jí)脈寬，可以利用它對(duì)各種有機(jī)生物分子進(jìn)行短時(shí)域的研究。
[0045]以上所述僅為本實(shí)用新型示意性的【具體實(shí)施方式】，并非用以限定本實(shí)用新型的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的構(gòu)思和原則的前提下所做出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于太赫茲光譜分析的油頁(yè)巖熱解固體跟蹤裝置，其特征在于:包括 一隔熱密閉的箱體，在箱體的兩相對(duì)的側(cè)壁上，開(kāi)設(shè)有兩個(gè)供太赫茲波射入、射出的透射窗； 一旋轉(zhuǎn)夾具臺(tái)，通過(guò)轉(zhuǎn)軸設(shè)置在箱體內(nèi)，旋轉(zhuǎn)夾具臺(tái)上設(shè)置有樣品槽，槽中樣品隨旋轉(zhuǎn)夾具臺(tái)的擺動(dòng)而擺動(dòng)； 一反射鏡組，由四面反射鏡組成，布置在箱體內(nèi)，擺放的位置關(guān)系滿足:從一個(gè)太赫茲透射窗入射的太赫茲波，在四面反射鏡的反射下形成~形光路，對(duì)擺動(dòng)的樣品往返兩次透射，最終從另一個(gè)太赫茲透射窗射出； 還包括一控制箱體內(nèi)溫度的溫控裝置，和一控制箱體內(nèi)氣壓的通氣裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于太赫茲光譜分析的油頁(yè)巖熱解固體跟蹤裝置，其特征在于:所述箱體底部設(shè)置有旋轉(zhuǎn)軸孔，所述旋轉(zhuǎn)夾具臺(tái)包括所述旋轉(zhuǎn)軸和一擺臂，旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)軸承套設(shè)在所述旋轉(zhuǎn)軸孔中，旋轉(zhuǎn)軸上安裝一組正交的齒輪組，齒輪軸伸出箱體側(cè)壁，在齒輪軸上安裝一旋鈕，擺臂固定套設(shè)在旋轉(zhuǎn)軸上，擺臂的一端設(shè)置有所述的樣品槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于太赫茲光譜分析的油頁(yè)巖熱解固體跟蹤裝置，其特征在于:所述兩個(gè)太赫茲透射窗，由單晶硅材質(zhì)做成，且這兩個(gè)透射窗的表面平行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的基于太赫茲光譜分析的油頁(yè)巖熱解固體跟蹤裝置，其特征在于:所述四面反射鏡插設(shè)在箱體底部的插槽中，反射面與水平面垂直，具體位置關(guān)系是: 第一反射鏡、第二反射鏡分別側(cè)對(duì)兩個(gè)太赫茲透射窗但傾斜方向相反，反射面與太赫茲透射窗平面的夾角相等； 第三、第四反射鏡與第一、第二反射鏡兩兩為一組分置于旋轉(zhuǎn)夾具臺(tái)的兩側(cè)； 第三反射鏡與第二反射鏡傾斜方向相同，第四反射鏡與第一反射鏡傾斜方向相同，且第三、第四反射鏡與箱體側(cè)壁傾斜夾角相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的基于太赫茲光譜分析的油頁(yè)巖熱解固體跟蹤裝置，其特征在于:所述兩個(gè)太赫茲透射窗位于箱體的同一橫截面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于太赫茲光譜分析的油頁(yè)巖熱解固體跟蹤裝置，其特征在于:所述溫控裝置包括熱電偶、顯示裝置、電熱絲、電位器，熱電偶通過(guò)測(cè)量電路與顯示裝置電連接，熱電偶探測(cè)端頂在樣品的一側(cè)，電位器與電熱絲串聯(lián)在測(cè)量電路中，電熱絲布設(shè)在樣品槽的周圍夾層中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于太赫茲光譜分析的油頁(yè)巖熱解固體跟蹤裝置，其特征在于:所述通氣裝置包括連通于箱體內(nèi)部的進(jìn)氣分析管和出氣管，還有壓力表；進(jìn)氣管連接N2或Ar2氣瓶，出氣管連接到廢氣收集裝置，管上設(shè)置有減壓閥，壓力表探測(cè)端伸入在箱體里部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的基于太赫茲光譜分析的油頁(yè)巖熱解固體跟蹤裝置，其特征在于:所述反射鏡采用表面拋光的不銹鋼材質(zhì)的平面鏡。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于太赫茲光譜分析的油頁(yè)巖熱解固體跟蹤裝置，其特征在于:所述反射鏡采用表面拋光的不銹鋼材質(zhì)的平面鏡。
【文檔編號(hào)】G01N21/3581GK204008447SQ201420307555
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月11日
【發(fā)明者】寶日瑪, 李羿璋, 吳航, 孟倩, 王金, 王薇, 趙昆, 李術(shù)元 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(北京)