技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及光學腔技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種液體介質(zhì)低溫環(huán)境下光學特性測量光學腔。

背景技術(shù)：
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目前，光譜儀只能測量常溫下液體介質(zhì)的光學特性，而考慮介質(zhì)光學特性的影響因素時，溫度影響是不可忽略的關(guān)鍵因素。光譜儀光學腔空間狹小，要對液體介質(zhì)進行低溫條件下的光學特性測量，若是通過冰箱、冰柜等冷卻后移至到光學腔內(nèi)再測量，由于待測液體量少，再加上移動過程中的熱損失，很難達到實驗設(shè)定的梯度溫度值，使得測量結(jié)果存在較大誤差。

基于液體介質(zhì)低溫環(huán)境下光學特性檢測技術(shù)現(xiàn)狀，需要開發(fā)一種可實現(xiàn)液體低溫環(huán)境光學特性參數(shù)測量的光學腔，本發(fā)明是一種可實現(xiàn)液體介質(zhì)低溫環(huán)境下光學特性檢測的光學腔。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，而提供一種液體介質(zhì)低溫環(huán)境下光學特性測量光學腔，它利用液氮的低溫與被測液體進行快速熱量交換，從而通實現(xiàn)被測液體低溫下光學參數(shù)測量，獲得被測液體低溫狀態(tài)下的光學特性。

為了解決背景技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案：光學腔設(shè)置在光譜儀上，光譜儀通過導線與外部計算機連接，光譜儀上左右分別設(shè)有光源和信號接收器，光源和信號接收器分別位于光學腔的左方和右方，光學腔包括前室、樣品室、后室和冷凝管，從左至右依次是前室、樣品室和后室，前室、樣品室和后室均為桶狀結(jié)構(gòu)，前室的左端和后室的右端分別設(shè)有窗片a和窗片d，前室和后室頂端分別設(shè)有真空口a和真空口b，所述的樣品室兩端分別設(shè)有窗片b和窗片c，樣品室外壁上纏繞冷凝管，冷凝管外套有雙層保溫機構(gòu)，雙層保溫機構(gòu)包括保溫層b、真空層保溫層a，由外至內(nèi)依次為保溫層b、真空層和保溫層a，保溫層a與樣品室之間為冷凝腔，冷凝腔內(nèi)置冷凝管，所述的樣品室頂端右側(cè)設(shè)有進樣管，進樣管上設(shè)有進樣控制閥，進樣管上纏繞液氮排放管，液氮排放管穿過雙層保溫機構(gòu)與冷凝管連接，樣品室頂端左側(cè)設(shè)有出樣管，出樣管上設(shè)有排樣控制閥，樣品室內(nèi)左右兩底部分別設(shè)有溫度傳感器a和溫度傳感器b，溫度傳感器a和溫度傳感器b分別通過導線與溫度顯示器a和溫度顯示器b連接，溫度顯示器a和溫度顯示器b分別通過導線與外部計算機連接；雙層保溫機構(gòu)底部設(shè)有液氮進口，液氮進口內(nèi)穿有液氮輸送管，液氮輸送管一端穿過雙層保溫機構(gòu)與冷凝管連通，液氮輸送管另一端與液氮罐連通，液氮輸送管與液氮罐連接處設(shè)有電磁閥，電磁閥通過導線與外部計算機連接。

檢測過程為：

1）將該光學腔連接后并安裝在光譜儀中，分別通過真空口a和真空口b將前室和后室抽成真空，打開進樣控制閥和排樣控制閥，向樣品室通入待測樣品，帶樣品填充樣品室后，關(guān)閉進樣控制閥和排樣控制閥；

2）打開電磁閥，液氮經(jīng)輸送管從液氮進口通入冷凝管，液氮通過與冷凝腔的熱交換達到降低待測液體溫度的目的，溫度傳感器a和溫度傳感器b分別連接著溫度顯示器a和溫度顯示器b，兩溫度差值≤0.5℃時，認為待測液體溫度穩(wěn)定，此時可進行光學測量，每個樣品測三次取平均以保證測量結(jié)果的準確性，實驗測量溫度值取溫度顯示器a和溫度顯示器b的平均值；

3）本光學腔采用與被測液體互溶性液體進行清洗，清洗時按注入樣品的方法注入清潔液體，連續(xù)注入清潔液直到光學腔清潔。

所述的窗片b和窗片c固定不可拆卸，窗片a和窗片d可更換不同厚度。

所述的冷凝管螺旋式盤繞在樣品室外，且光學腔外是雙層保溫機構(gòu)，雙層保溫機構(gòu)的中間是真空層。

所述的外部計算機自動控制液氮的輸送，依據(jù)溫度顯示器a和溫度顯示器b顯示的溫度值的大小，控制電磁閥的開閉。

本發(fā)明的有益效果是在現(xiàn)有光譜儀只能測量常溫條件下液體介質(zhì)光學特性的基礎(chǔ)上，利用液氮的低溫對光學腔進行冷卻，實現(xiàn)將待測樣品溫度快速降低的目的，進而實現(xiàn)低溫環(huán)境下液體介質(zhì)的光學特性檢測，克服了現(xiàn)有儀器設(shè)備的測量時的溫度條件限制，能夠獲取溫度因素對液體光學特性的影響，為非常溫下液體光學特性的實驗研究及其應(yīng)用提供了技術(shù)支撐。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明使用過程示意圖；

圖2是本發(fā)明光學腔結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明樣品室剖面圖；

圖4是本發(fā)明前室剖面圖。

具體實施方式：

參照各圖，本發(fā)明具體采用如下實施方式：光學腔設(shè)置在光譜儀28上，光譜儀28通過導線與外部計算機31連接，光譜儀28上左右分別設(shè)有光源29和信號接收器30，光源29和信號接收器30分別位于光學腔的左方和右方，光學腔包括前室5、樣品室9、后室6和冷凝管10，從左至右依次是前室5、樣品室9和后室6，前室5、樣品室9和后室6均為桶狀結(jié)構(gòu)，前室5的左端和后室6的右端分別設(shè)有窗片a1和窗片d4，前室5和后室6頂端分別設(shè)有真空口a7和真空口b8，所述的樣品室9兩端分別設(shè)有窗片b2和窗片c3，樣品室9外壁上纏繞冷凝管10，冷凝管10外套有雙層保溫機構(gòu)，雙層保溫機構(gòu)包括保溫層b25、真空層24保溫層a23，由外至內(nèi)依次為保溫層b25、真空層24和保溫層a23，保溫層a23與樣品室9之間為冷凝腔22，冷凝腔22內(nèi)置冷凝管10，所述的樣品室9頂端右側(cè)設(shè)有進樣管15，進樣管15上設(shè)有進樣控制閥16，進樣管15上纏繞液氮排放管26，液氮排放管26穿過雙層保溫機構(gòu)與冷凝10連接，樣品室9頂端左側(cè)設(shè)有出樣管27，出樣管27上設(shè)有排樣控制閥17，樣品室9內(nèi)左右兩底部分別設(shè)有溫度傳感器a11和溫度傳感器b12，溫度傳感器a11和溫度傳感器b12分別通過導線與溫度顯示器a13和溫度顯示器b14連接，溫度顯示器a13和溫度顯示器b14分別通過導線與外部計算機31連接；雙層保溫機構(gòu)底部設(shè)有液氮進口21，液氮進口21內(nèi)穿有液氮輸送管20，液氮輸送管20一端穿過雙層保溫機構(gòu)與冷凝管10連通，液氮輸送管20另一端與液氮罐18連通，液氮輸送管20與液氮罐18連接處設(shè)有電磁閥19，電磁閥19通過導線與外部計算機31連接。

檢測過程為：

1）將該光學腔連接后并安裝在光譜儀28中，分別通過真空口a7和真空口b8將前室5和后室6抽成真空，打開進樣控制閥16和排樣控制閥17，向樣品室9通入待測樣品，帶樣品填充樣品室9后，關(guān)閉進樣控制閥16和排樣控制閥17；

2）打開電磁閥19，液氮經(jīng)輸送管20從液氮進口21通入冷凝管10，液氮通過與冷凝腔22的熱交換達到降低待測液體溫度的目的，溫度傳感器a11和溫度傳感器b12分別連接著溫度顯示器a13和溫度顯示器b14，兩溫度差值≤0.5℃時，認為待測液體溫度穩(wěn)定，此時可進行光學測量，每個樣品測三次取平均以保證測量結(jié)果的準確性，實驗測量溫度值取溫度顯示器a13和溫度顯示器b14的平均值；

3）本光學腔采用與被測液體互溶性液體進行清洗，清洗時按注入樣品的方法注入清潔液體，連續(xù)注入清潔液直到光學腔清潔。

所述的窗片b2和窗片c3固定不可拆卸，窗片a1和窗片d4可更換不同厚度。所述的冷凝管10螺旋式盤繞在樣品室9外，且光學腔外是雙層保溫機構(gòu)，雙層保溫機構(gòu)的中間是真空層24。所述的外部計算機31自動控制液氮的輸送，依據(jù)溫度顯示器a13和溫度顯示器b14顯示的溫度值的大小，控制電磁閥19的開閉。

如圖2，光學腔分前室5、樣品室9和后室6三個部分，檢測過程中前室5和后室6是真空狀態(tài)；待測樣品經(jīng)進樣管15通過進樣進樣控制閥16進到樣品室9內(nèi)，經(jīng)排樣控制閥17排入出樣管27；液氮經(jīng)液氮進口21進入冷凝管10內(nèi)，冷凝管10螺旋式盤繞在樣品室9外；電磁閥19的開閉由外部計算機31根據(jù)溫度顯示器a13和溫度顯示器b14的數(shù)值而控制。

如圖1，1）將該光學腔連接后并安裝在光譜儀28中，分別通過真空口a7和真空口b8將前室5和后室6抽成真空，打開進樣控制閥16和排樣控制閥17，向樣品室9通入待測樣品，帶樣品填充樣品室9后，關(guān)閉進樣控制閥16和排樣控制閥17；

2）打開電磁閥19，液氮經(jīng)輸送管20從液氮進口21通入冷凝管10，液氮通過與冷凝腔22的熱交換達到降低待測液體溫度的目的，溫度傳感器a11和溫度傳感器b12分別連接著溫度顯示器a13和溫度顯示器b14，兩溫度差值≤0.5℃時，認為待測液體溫度穩(wěn)定，此時可進行光學測量，每個樣品測三次取平均以保證測量結(jié)果的準確性，實驗測量溫度值取溫度顯示器a13和溫度顯示器b14的平均值；

3）本光學腔采用與被測液體互溶性液體進行清洗，清洗時按注入樣品的方法注入清潔液體，連續(xù)注入清潔液直到光學腔清潔。

該光學腔可采用酒精作為常用清洗液，清洗后的殘留酒精易于揮發(fā)，最大程度的降低了殘留液體對測量結(jié)果準確性的影響。

冷凝管10螺旋式緊密的盤繞在樣品室9外，可以保證對樣品進行均勻降溫，且光學腔外是雙層保溫機構(gòu)，其中樣品室9的雙層保溫機構(gòu)中間是真空層24，在充分保證降溫效果的同時減少了冷凝管10與外界環(huán)境的熱量交換。

該光學腔液氮輸送可實現(xiàn)自動控制，電磁閥19、溫度顯示器a13和溫度顯示器b14分別連接外部計算機31，外部計算機31根據(jù)溫度顯示器溫度顯示器a13和溫度顯示器b14的數(shù)值來控制電磁閥19的開閉。

進樣管15上纏繞一段液氮排放管26，液氮排放管26連接著冷凝管10，排出的液氮不直接排放，而是通過液氮排放管26對待測樣品進行預(yù)降溫再排放，縮短了被測液體溫度降低的時間。

綜上所述，本液體介質(zhì)低溫環(huán)境下光學特性測量光學腔是在現(xiàn)有光譜儀只能測量常溫條件下液體介質(zhì)光學特性的基礎(chǔ)上，利用液氮的低溫對光學腔進行冷卻，實現(xiàn)將待測樣品溫度快速降低的目的，進而實現(xiàn)低溫環(huán)境下液體介質(zhì)的光學特性檢測，克服了現(xiàn)有儀器設(shè)備的測量時的溫度條件限制，能夠獲取溫度因素對液體光學特性的影響，為非常溫下液體光學特性的實驗研究及其應(yīng)用提供了技術(shù)支撐。