專利名稱：紅外快速晶體生長(zhǎng)速度測(cè)定儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紅外快速晶體生長(zhǎng)速度測(cè)定儀，特別是用于測(cè)定熔點(diǎn)600℃以上的液態(tài)金屬或合金中的快速晶體生長(zhǎng)速度。
目前國(guó)內(nèi)外用于測(cè)定晶體生長(zhǎng)速度只有兩種技術(shù)，一種是高速攝影法，另一種是雙紅外二極管法，高速攝影法的缺點(diǎn)很多，一是攝影速度一般在每秒10000張以下，因此時(shí)間分辨不能達(dá)1μS量級(jí)，從而不可能精確測(cè)定50m/s以上的快速枝晶生長(zhǎng)速度；二是高速攝影機(jī)的快門觸發(fā)很難與再輝過程的起始點(diǎn)同步控制，攝影成功率較低；三是電影膠片的沖洗和此后的圖象分析過程復(fù)雜，必須專業(yè)人員協(xié)助處理；四是整個(gè)測(cè)定實(shí)驗(yàn)過程復(fù)雜，必須2-3人合作進(jìn)行，并且實(shí)驗(yàn)成本非常昂貴，而雙紅外二級(jí)管法由于試樣尺寸較小，而試樣表面上兩個(gè)特定位置的距離需要根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)的特征參數(shù)計(jì)算，誤差較大，二是這種方法只適用于懸浮無容器凝固，而不適用于其它深過冷方法，三是必須采用外部籽晶誘發(fā)質(zhì)形核，測(cè)定過程較復(fù)雜，四是采用這種方法必須至少2人合作實(shí)驗(yàn)，并且操作復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)效率低。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單且測(cè)量精度優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的特殊光學(xué)紅外快速晶體生長(zhǎng)速度測(cè)定儀，本測(cè)定儀克服了現(xiàn)有的“高速攝影法”和“雙紅外二極管法”的各種缺陷本實(shí)有新型目的的達(dá)到是通過下述結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。
本實(shí)用新型紅外快速晶體生長(zhǎng)速度測(cè)定儀包括一個(gè)鏡筒6，置在鏡筒一端的透鏡片1，一個(gè)可沿鏡筒縱向移動(dòng)的定位環(huán)5，定位環(huán)前端的定位板3上置有紅外二極管2。
所述鏡筒6的另一端或后端裝有螺帽4，與鏡筒6螺紋連接；所述鏡筒6前端裝有一定位套7和透鏡鑲嵌螺帽8，鏡筒6與透鏡鑲嵌螺帽8用螺紋連接，定位套7和透鏡鑲嵌螺帽8之間為靜配合，凸透鏡1嵌在前端的螺帽8內(nèi)；所述的定位環(huán)5置于鏡筒6內(nèi)，所述的紅外二極管2的管殼與定位板3用靜配合連接，紅外二極管2的光敏面與凸透鏡1的后焦面相對(duì)。
本實(shí)用新型的使用是通過透鏡1將影像反映到單一紅外線二級(jí)管2上，由瞬態(tài)放大器13對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行放大，最終在記錄儀14上得到需要的時(shí)間值后，用被測(cè)物體的尺寸除以時(shí)間，即可得到平均生長(zhǎng)速度。
對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)及該裝置如何測(cè)定晶體生長(zhǎng)速度的使用方法的上述說明，足以使本領(lǐng)域技術(shù)人員理解。與本實(shí)用新型配合使用的瞬態(tài)放大器及記錄儀均是市場(chǎng)上出售的現(xiàn)有產(chǎn)品。
下面結(jié)合一實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步描述。


圖1是本實(shí)作新型測(cè)定儀的縱剖示圖；圖2是本實(shí)用新型測(cè)定儀與其它公知儀器配合使用，進(jìn)行測(cè)定和計(jì)算的示意圖；圖1和圖2中，1是凸透鏡，2是單一紅外二級(jí)管(大光敏面紅外二極管)，3是紅外二極管定位板，4是后端螺帽，5是定位環(huán)，6是鏡筒，7是定位套，8是透鏡鑲嵌螺帽，9是紅外溫度計(jì)，10是石英玻璃分光鏡(45°)11是深過冷液態(tài)金屬試樣，12是紅外快速晶體生長(zhǎng)速度測(cè)定儀，13是瞬態(tài)放大器，14是多通道瞬態(tài)記錄儀。在圖1所示的本實(shí)用新型的剖示圖中，透鏡鑲嵌螺帽8與定位套7之間為靜配合，從而將石英透鏡1牢固地鑲在螺帽8內(nèi)，并保證良好定位精度，鏡筒6與透鏡鑲嵌螺帽8用螺紋連接，紅外二極管2的管殼與定位板3用靜配合連接，定位環(huán)5將紅外二極管定位板3固定在鏡筒6內(nèi)，并保證紅外二極管的光敏面恰好位于透鏡1的后焦面上，后端螺帽4與鏡筒6靠螺紋連接，將定位環(huán)5固定在鏡筒6內(nèi)，紅外二極管2的輸出信號(hào)由二根引線從后端螺帽4的尾孔中引出，透鏡1必須用石英玻璃制造，紅外二極管定位板3可用硬塑料制造，其它所有零部件均用黃銅制造。
使用時(shí)，如圖2，需要與一臺(tái)瞬態(tài)放大器13，一臺(tái)多通道瞬態(tài)記錄儀14和一只紅外溫度計(jì)9配合使用。在給定實(shí)驗(yàn)場(chǎng)合，首先將測(cè)定儀12和瞬態(tài)放大器13連接起來，并接入瞬態(tài)記錄儀14的通道之一，然后將紅外溫度計(jì)9接入瞬態(tài)記錄儀14的通道之二，采用懸浮熔煉，或感應(yīng)熔煉使試樣11熔化，借助石英玻璃分光鏡10上的瞄準(zhǔn)圓圈使測(cè)定儀12和紅外溫度計(jì)9均瞄準(zhǔn)試樣11；在無容器處理或玻璃凈化條件下使液態(tài)金屬試樣11達(dá)到深過冷狀態(tài)，其過冷度和冷卻曲線由紅外溫度計(jì)9連接檢測(cè)，并由瞬態(tài)記錄儀14的2#通道記錄下來，本測(cè)定儀12的輸出電壓信號(hào)首先經(jīng)瞬態(tài)放大器13前置放大，然后由瞬態(tài)記錄儀14的1#通道記錄下來。記錄下的再輝曲線中可測(cè)定出再輝時(shí)間tR。測(cè)定結(jié)束后取出冷卻至室溫的試樣11，用游卡尺測(cè)量試樣11的尺寸L，則可以得出在一定過冷度下的晶體生長(zhǎng)速度值V＝L/tR。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下的優(yōu)點(diǎn)1)適用于熔點(diǎn)高于823K，過冷度大于30K的深過冷熔體中快速晶體生長(zhǎng)速度的測(cè)定。
2)測(cè)量范圍極其廣泛，可過(V＝0.01-500m/s)4個(gè)數(shù)量級(jí)的跨度。
3)測(cè)量過程中時(shí)間分辨率極高，達(dá)0.25μs水平。
4)工作溫度15-50℃，在通常環(huán)境條件下均可使用。
5)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，造價(jià)僅1000元人民幣。
6)使用簡(jiǎn)便，一人即能完成整個(gè)液態(tài)金屬深過冷與快速晶體生長(zhǎng)速度測(cè)定實(shí)驗(yàn)。
上述的僅是本實(shí)用新型的一種實(shí)施例，本實(shí)用新型還可有多種設(shè)計(jì)變換。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不受上述實(shí)施例的限制，而是由權(quán)利要求書的保護(hù)范圍確定。
權(quán)利要求1.一種紅外快速晶體生長(zhǎng)速度測(cè)定儀，其特征在于它包括一個(gè)鏡筒(6)，置在鏡筒一端的凸透鏡(1)，一個(gè)可沿鏡筒縱向移動(dòng)的定位環(huán)(5)，定位環(huán)前端的定位板(3)上置有紅外二極管(2)。
2.按權(quán)利要求1所述的測(cè)定儀，其特征在于所述鏡筒(6)的另一端或后端裝有螺帽(4)，與鏡筒(6)螺紋連接；所述鏡筒(6)前端裝有一定位套(7)和透鏡鑲嵌螺帽(8)，鏡筒(6)與透鏡鑲嵌螺帽(8)用螺紋連接，定位套(7)和透鏡鑲嵌螺帽(8)之間為靜配合，凸透鏡(1)嵌在前端的螺帽(8)內(nèi)；所述的定位環(huán)(5)置于鏡筒(6)內(nèi)，所述的紅外二極管(2)的管殼與定位板(3)用靜配合連接，紅外二極管(2)的光敏面與凸透鏡(1)的后焦面相對(duì)。
3.按權(quán)利要求2所述的測(cè)定儀，其特征在于凸透鏡(1)為石英玻璃制造，紅外二極管(2)為大光敏面紅外二極管，紅外二極管定位板(3)為硬塑料制造，后端螺帽(4)，定位環(huán)(5)，鏡筒(6)，定位套(7)和透鏡鑲嵌螺帽(8)均為黃銅制造。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單且測(cè)量精度優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的特殊光學(xué)紅外快速晶體生長(zhǎng)速度測(cè)定儀，本實(shí)用新型紅外快速晶體生長(zhǎng)速度測(cè)定儀包括一個(gè)鏡筒(6)，置在鏡筒一端的透鏡片(1)，一個(gè)可沿鏡筒縱向移動(dòng)的定位環(huán)(5)，定位環(huán)前端的定位板(3)上置有紅外二極管(2)。本測(cè)定儀克服了現(xiàn)有的“高速攝影法”和“雙紅外二極管法”的各種缺陷。
文檔編號(hào)G01N21/35GK2233582SQ95213009
公開日1996年8月21日 申請(qǐng)日期1995年6月19日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月19日
發(fā)明者魏炳波 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)