本發(fā)明涉及一種液橋生成器及其應(yīng)用，屬于流體物理學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種溶質(zhì)濃度毛細(xì)對(duì)流液橋生成器及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

工業(yè)上廣泛采用浮區(qū)法制備晶體材料，這種方法制備的晶體質(zhì)量較高，模擬工業(yè)浮區(qū)法晶體生長(zhǎng)技術(shù)的科學(xué)模型被稱為液橋。理論研究表明，液體表面張力與濃度有關(guān)，濃度分布不均勻時(shí)，表面張力就分布不均勻，從而驅(qū)動(dòng)液體流動(dòng)，影響液橋界面形狀。此外，液橋界面形狀還與液橋體積比有關(guān)。傳統(tǒng)的液橋生成裝置往往只研究一種液體，功能簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)過程中操作復(fù)雜并且得到的結(jié)果不夠精確。因此，就需要一種多功能、精確度高的溶質(zhì)濃度毛細(xì)對(duì)流液橋生成器，能夠研究?jī)煞N不同液體接觸時(shí)，表面濃度變化對(duì)液橋界面的影響，且能提供精確的液橋體積比。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種溶質(zhì)濃度毛細(xì)對(duì)流液橋生成器及其應(yīng)用，所述液橋生成器可通過調(diào)整下盤高度來產(chǎn)生精確的液橋體積比，還可實(shí)現(xiàn)兩種不同液體的接觸進(jìn)而研究濃度變化對(duì)液橋界面形狀產(chǎn)生的影響。本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種溶質(zhì)濃度毛細(xì)對(duì)流液橋生成器，包括上盤和下盤，所述上盤固定安裝在支架上；所述上盤內(nèi)部中心處設(shè)有通孔，所述上盤底部沿盤沿設(shè)有一圈錐孔；所述液橋生成器還包括微型注液裝置和高度調(diào)節(jié)裝置，所述微型注液裝置位于所述液橋生成器上方，所述微型注液裝置包括微量注射器，所述微量注射器安裝在微型注射泵上，所述微型注射泵連接微型注射泵控制器；所述高度調(diào)節(jié)裝置包括微分頭，所述微分頭安裝在所述下盤下方，所述微分頭下方連接銅圓臺(tái)。

進(jìn)一步地，所述高度調(diào)節(jié)裝置固定在所述支架上。

進(jìn)一步地，所述高度調(diào)節(jié)裝置包括外螺紋圓柱，所述外螺紋圓柱設(shè)置在所述銅圓臺(tái)下方，所述支架上設(shè)有與所述外螺紋圓柱相匹配的螺紋安裝孔。

進(jìn)一步地，所述錐孔的錐度為45°。

進(jìn)一步地，所述液橋生成器還包括溫控裝置，所述溫控裝置包括pi膜加熱片、熱電偶片、溫度控制器和繼電器，所述pi膜加熱片和所述熱電偶片纏繞在所述上盤上，并且所述pi膜加熱片位于所述熱電偶片上方5mm處，所述pi膜加熱片、所述溫度控制器、所述繼電器與電源形成加熱回路。

將所述溶質(zhì)濃度毛細(xì)對(duì)流液橋生成器應(yīng)用于研究液體濃度和液橋體積比對(duì)液橋界面形狀的影響，具體過程包括：調(diào)節(jié)微分頭來調(diào)節(jié)液橋體積比；在上盤和下盤之間注入第一種液體形成液橋；利用微型注液裝置向上盤通孔中注入第二種液體。

本發(fā)明的有益效果是：

1）本發(fā)明與傳統(tǒng)的液橋生成器相比，可以研究?jī)煞N不同液體接觸時(shí)，濃度的變化對(duì)液橋界面形狀產(chǎn)生的影響，綜合考慮了濃度和液橋體積比因素對(duì)浮區(qū)法制備晶體的影響；并且結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，功能更加靈活全面；

2）本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制注射的液體體積，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確度；

3）本發(fā)明還能夠精確調(diào)整下盤高度，產(chǎn)生精確的液橋體積比，簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)人員的操作，避免了測(cè)量過程中的誤差。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的溶質(zhì)濃度毛細(xì)對(duì)流液橋生成器的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中上盤的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖2中錐孔的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖1中下盤的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明的微型注液裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖，圖5a為微型注射泵和微量注射器的安裝結(jié)構(gòu)示意圖，圖5b為微型注射泵控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明的高度調(diào)節(jié)裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1-支架，2-微型注射泵，3-微型注射泵控制器，4-微量注射器，5-上盤，6-上盤通孔，7-下盤，8-微分頭安裝孔，9-微分頭，10-銅圓臺(tái)，11-外螺紋圓柱，12-錐孔。

具體實(shí)施方式

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語‘中心’、‘上’、‘下’等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

另外，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語‘安裝’、‘相連’、‘連接’應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，還可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通，可以是無線連接，也可以是有線連接。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明，所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而不是限定。

如圖1~4所示，一種溶質(zhì)濃度毛細(xì)對(duì)流液橋生成器，包括上盤5、下盤7、微型注液裝置和高度調(diào)節(jié)裝置，上盤和下盤均采用純銅制作，所述上盤5固定安裝在支架1上；所述上盤5內(nèi)部中心處設(shè)有通孔6，所述通孔6可使微量注射器的針管自由進(jìn)出，所述上盤5底部沿盤沿設(shè)有一圈錐孔12，所述錐孔12的錐度為45°，所述錐孔12可使注射的第二種液體與第一種液體接觸，并防止兩種液體接觸時(shí)由于表面張力的作用而使液體沿孔壁有微小的流動(dòng)，進(jìn)而防止液橋失穩(wěn)；安裝上盤和下盤時(shí)應(yīng)保證上盤和下盤的垂直中心線位于同一條鉛垂線上；所述微型注液裝置位于所述液橋生成器上方，所述微型注液裝置包括微量注射器4，所述微量注射器4安裝在微型注射泵2上，所述微型注射泵2固定在所述支架1上，安裝微型注射泵時(shí)要保證微量注射器與上盤的垂直中心線位于同一條鉛垂線上，所述微型注射泵2連接微型注射泵控制器3，所述微型注射泵控制器3連接外部電源，所述微型注液裝置的結(jié)構(gòu)如圖5所示；所述高度調(diào)節(jié)裝置固定在所述支架1上，所述高度調(diào)節(jié)裝置包括微分頭9，所述微分頭9安裝在所述下盤7下方，所述下盤7底部設(shè)有微分頭安裝孔8，所述微分頭安裝孔8和所述微分頭9頂部采用膠水粘合；所述微分頭9下方焊接銅圓臺(tái)10，所述銅圓臺(tái)10下方焊接外螺紋圓柱11，所述支架1上設(shè)有與所述外螺紋圓柱11相匹配的螺紋安裝孔，通過調(diào)節(jié)微分頭從而精確調(diào)整液橋高度；所述高度調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)如圖6所示。

所述液橋生成器還包括溫控裝置，所述溫控裝置包括pi膜加熱片、熱電偶片、溫度控制器和繼電器，所述pi膜加熱片和所述熱電偶片纏繞在所述上盤上，并且所述pi膜加熱片位于所述熱電偶片上方5mm處，所述pi膜加熱片、所述溫度控制器、所述繼電器與電源形成加熱回路。

將所述溶質(zhì)濃度毛細(xì)對(duì)流液橋生成器應(yīng)用于研究液體濃度和液橋體積比對(duì)液橋界面形狀的影響，具體過程包括：首先調(diào)節(jié)微分頭9上的旋鈕獲得所需要的精確的液橋體積比，再使用手動(dòng)注射器將第一種實(shí)驗(yàn)液體準(zhǔn)確地注入上盤5與下盤7之間，形成液橋，靜止的液橋通過表面張力維持界面形狀；然后將裝有第二種實(shí)驗(yàn)液體的微量注射器4安裝在微型注射泵2上，接通電源，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求操作微型注射泵控制器3注入一定量的第二種實(shí)驗(yàn)液體，注射完成后操作微型注射泵控制器3使微量注射器4的針管退出上盤5。

利用上述溶質(zhì)濃度毛細(xì)對(duì)流液橋生成器研究液體濃度和液橋體積比對(duì)液橋界面形狀的影響，可通過以下兩個(gè)具體實(shí)驗(yàn)方案實(shí)施：

實(shí)驗(yàn)方案一：液橋體積比一定的情況下，通過改變液橋表面的濃度，研究濃度變化對(duì)液橋界面形狀的影響。通過使用微型注射泵控制注入到上盤內(nèi)的液體體積，當(dāng)液體與液橋接觸時(shí)就可以改變液橋表面的濃度。

實(shí)驗(yàn)方案二：液橋表面濃度一定的情況下，通過改變下盤的高度，研究液橋體積比對(duì)液橋界面形狀的影響。通過旋轉(zhuǎn)微分頭的旋鈕控制下盤升降，改變上下盤之間的距離，就可以改變液橋的體積比。

最后應(yīng)該說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明宗旨和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本權(quán)利要求范圍當(dāng)中。