強磁場液體表面張力測量裝置的制作方法

文檔序號:5933794
專利名稱:強磁場液體表面張力測量裝置的制作方法
技術領域
本實用新型是一種強磁場液體表面張力測量裝置,屬于材料物性參數測量技術領域。
背景技術
強磁場下材料的許多物理化學性質會發生變化,相應的熱物性參數也會發生改變。準確測定強磁場下材料的熱物性參數能夠為磁場下的理論模型和實驗解釋提供可靠的依據。一些研究結果顯示,強磁 場改變了金屬凝固時的固液界面形貌,改變了金屬熔體的過冷度,這些現象都表明磁場很可能改變了表面張力。表面張力是液體的一個重要的物性參數。準確的測定表面張力對于解釋和理解許多界面行為有重要的意義。在常規條件下,根據不同的測量原理已經產生了許多不同的測量方法,如毛細管上升法,氣泡法,吊環法,滴重法。利用這些方法,人們已經能夠精確的測定常規條件下各種液體的表面張力。但是,到目前為止,仍然缺乏對磁場下液體表面張力的精確測量。原因在于一方面,超導強磁體技術在最近二十幾年才發展成熟起來,當強磁體廣泛用于材料,物理,化學,生物等方面的科學研究時,強磁場下發現的許多新穎的現象引起人們的濃厚的興趣,但研究時間短,很多研究僅僅局限于實驗現象及定性解釋。隨著強磁場下與界面相關的各種科學問題不斷深入研究,極需要精確測定強磁場下液體表面張力變化。另一方面,由于強磁場各種磁效應以及狹窄的磁場空間限制,現有的測量表面張力的商業儀器無法直接應用于強磁場中。

實用新型內容本實用新型目的是提供一種結構簡單,測量精度高,用于測量強磁場下液體表面張力的裝置。通過測量不同磁場強度下液體的表面張力,獲得磁場對表面張力的影響規律。實現本實用新型的構思是將精密電子天平放入磁屏蔽盒中,屏蔽磁場對電子天平的干擾。采用抗磁性的銅絲懸掛鉬銥合金環,銅絲外面套上很細的剛玉管以保證銅絲為直線,實現鉬銥合金環處于磁場中心位置而不被吸附到燒杯邊緣。將液體從導入管輸入到燒杯中,使懸掛的鉬銥合金環浸入液體中,用微量泵以一定速率抽出液體直到液面脫離鉬銥合金環。采用電子天平實時監測鉬銥合金環受力變化并記錄到電腦中。根據公式r =F/4 JiR可以計算出液體的表面張力,其中r是液體的表面張力,F是表面張力承受的最大液柱重力,R是鉬銥合金環的半徑。根據上述實用新型構思,本實用新型采用下述技術方案一種強磁場液體表面張力測量裝置包括磁屏蔽盒、電子天平、支撐板、玻璃管、剛玉管、銅絲、導入管、三孔定位套、不銹鋼螺桿、燒杯、有機玻璃底座、不銹鋼支撐桿、計算機、導出管、鉬銥合金環、T型熱電偶、溫度控制儀和微量泵。其特征在于將電子天平放置于封閉的磁屏蔽盒,磁屏蔽盒位于支撐板上,銅絲上端懸掛于電子天平的下面,銅絲的下端懸掛鉬銥合金環,剛玉管套在銅絲的外邊。燒杯放置于有機玻璃底座上,導入管通過有機玻璃底座及三孔定位套進入燒杯內側。導出管通過有機玻璃底座及三孔定位套進入燒杯內側,導出管與微量泵相接。不銹鋼螺桿上端與三孔定位套相連,下端與有機玻璃底座相接。T型熱電偶浸入液體且靠近燒杯邊緣,并與溫度控制儀相連。玻璃管上端靠近支撐板,下端與有機玻璃底座相接。本實用新型與現有的技術相比,具有如下實質性特點和優點采用外套剛玉管的抗磁性銅絲吊鉬銥合金環可以避免徑向不均勻磁場將環吸附到燒杯邊緣。采用導入管和導出管液體輸入輸出方式可以在狹窄的磁體空間內方便的進行液體更換。玻璃管可以避免空氣流動等因素對電子天平下面的銅絲造成的干擾。采用微量泵以恒定的速率吸取液體,一方面保證每次液面下降速率恒定,另一方面保證了鉬銥合金環及液柱在磁場中的位置固定不變,測量結果能夠反映磁場對表面張力的影響。

圖I是本實用新型強磁場液體表面張力測量裝置。圖2是利用本實用新型測量純水的表面張力實驗中獲得的鉬銥合金環在液面下降過程中受力隨時間變化曲線。
具體實施方式
本實用新型的一個優選實施例結合附圖詳述如下參見圖1,本強磁場液體表面張力測量裝置包括磁屏蔽盒I、電子天平2、支撐板3、玻璃管4、剛玉管5、銅絲6、導入管8、三孔定位套9、不銹鋼螺桿10、燒杯11、有機玻璃底座12、不銹鋼支撐桿13、計算機14、導出管15、鉬銥合金環16、T型熱電偶17、溫度控制儀18和微量泵19。其特征在于將電子天平2放置于封閉的磁屏蔽盒1,磁屏蔽盒I位于支撐板3上,銅絲6上端懸掛于電子天平2的下面,銅絲6的下端懸掛鉬銥合金環16,剛玉管5套在銅絲6的外邊。燒杯11放置于有機玻璃底座12上,導入管8通過有機玻璃底座12及三孔定位套9進入燒杯11內側。導出管15通過有機玻璃底座12及三孔定位套9進入燒杯11內側,導出管15與微量泵19相接。不銹鋼螺桿10上端與三孔定位套9相連,下端與有機玻璃底座12相接。T型熱電偶17浸入液體且靠近燒杯11邊緣,并與溫度控制儀18相連。玻璃管4上端靠近支撐板3,下端與有機玻璃底座12相接。利用本裝置進行液體表面張力測量時,首先利用升降設備通過支撐桿13將液體盛放設備(由導入管8,三孔定位套9,不銹鋼螺桿10,燒杯11,有機玻璃底座12,導出管15,鉬銥合金環16組成)送到強磁體7圓柱空腔內的合適位置。將放置電子天平2的磁屏蔽盒I固定在支撐板3上,將掛有鉬銥合金環16且套有剛玉管5的銅絲6的懸掛于電子天平2下方的掛鉤上,調整電子天平2及磁屏蔽盒I位置,使銅絲6處于磁場圓柱空腔的軸線上,鉬銥合金環16環面處于豎直方向的均勻磁場區域。將玻璃管4固定且與銅絲6同軸。將液體從導入管8緩慢輸入到燒杯11中,直到鉬銥合金環16環面位于液面以下,然后利用微量泵19以某一恒定速率吸取液體,直到鉬銥合金環16脫離液面,鉬銥合金環16的受力變化通過電子天平2實時監控并利用與之相連的計算機14記錄數據。溫度控制儀18與T型熱電偶17相連監測液體溫度。圖2是利用本裝置測量純水表面張力時,鉬銥合金環在液面下降過程中受力隨時間變化曲線。[0014]本實用新型將表面張力測量方法拓展到強磁場中,利用它可以精確的測量某一溫度下強磁場下液體的表面張力,對比不同磁場下表面張力值進一步可以考察磁場對液體表 面張力的影響。
權利要求1.一種強磁場液體表面張力測量裝置包括磁屏蔽盒(I)、電子天平(2)、支撐板(3)、玻璃管(4)、剛玉管(5)、銅絲(6)、導入管(8)、三孔定位套(9)、不銹鋼螺桿(10)、燒杯(11)、有機玻璃底座(12)、不銹鋼支撐桿(13)、計算機(14)、導出管(15)、鉬銥合金環(16)、T型熱電偶(17)、溫度控制儀(18)和微量泵(19);其特征在于將電子天平(2)放置于封閉的磁屏蔽盒(1),磁屏蔽盒(I)位于支撐板(3)上,銅絲(6)上端懸掛于電子天平(2)的下面,銅絲(6)的下端懸掛鉬銥合金環(16),剛玉管(5)套在銅絲(6)的外邊;燒杯(11)放置于有機玻 璃底座(12)上,導入管(8)通過有機玻璃底座(12)及三孔定位套(9)進入燒杯(11)內側;導出管(15)通過有機玻璃底座(12)及三孔定位套(9)進入燒杯(11)內側,導出管(15)與微量泵(19)相接;不銹鋼螺桿(10)上端與三孔定位套(9)相連,下端與有機玻璃底座(12)相接;T型熱電偶(17)浸入液體且靠近燒杯(11)邊緣,并與溫度控制儀(18)相連;玻璃管(4 )上端靠近支撐板(3 ),下端與有機玻璃底座(12 )相接。
專利摘要本實用新型涉及一種強磁場液體表面張力測量裝置。該裝置包括磁屏蔽盒,精密電子天平,剛玉管,銅絲,鉑銥合金環,燒杯,有機玻璃底座,不銹鋼螺桿,三孔定位套,導入管,導出管。保持鉑銥合金環在強磁場中的位置固定,由微量泵控制液面以恒定速率下降,電子天平實時監控鉑銥合金環在液體中的受力變化并記錄到計算機中,在受力最大位置計算出表面張力值。本實用新型可以方便快捷的測量出不同磁場強度下液體的表面張力。
文檔編號G01N13/02GK202383044SQ20112051984
公開日2012年8月15日 申請日期2011年12月14日 優先權日2011年12月14日
發明者任忠鳴, 李傳軍 申請人:上海大學
再多了解一些
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