专利名称：液相亚微观环境可视化装置的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及一种用于亚微观可视化观察、跟踪和测量化学反应的液相 亚微观环境可视化装置，通过本装置能观察、跟踪和测量到溶液体系中微 米级的微团的运动情况、界面传递及化学反应情况，属化工领域。
背景技术：
目前，用于实验研究的反应器只能从宏观状态观察到反应器内物料的 混合与反应的情况，但不能用于实验室研究微观状态下的流体微团运动情 况，尤其是相界面处的流体微团运动情况及化学反应规律。由此导致了传 统的研究方法主要是基于平衡性质的理论，对实验数据进行关联、推断和 估算，用传质系数的方法对过程体系进行定量的描述和分析。这种黑箱式 的研究方法无法从机理上揭示传递现象的本质，其研究结果带有很大的经 验性和局限性。国外对微反应器的研究尚不成熟，而国内对微反应器的研 究还刚刚开始。微反应器有一个根本特点，那就是把化学反应控制在尽量 微小的空间内，化学反应空间的尺寸数量级一般为微米甚至纳米。到目前为止，液相微反应器的种类非常少。主要有BASF设计的维生素前体合成而英国Hull大学则设计了 一种'T形液-液相微反应器。但是以上所述微反 应器不能可视化，即不能观察微观状态下的流体微团运动情况，尤其是相 界面处的流体微团运动情况及化学反应规律。作为微观测量装置，现代电子显微镜，原子力显微镜能实现纳米级尺 度的观察与测量。但这些观察与测量的实现，只能是基于固体的、静态的 表面。对与液态的、运动的环境下的观察与测量，确实无能为力。Z:L200420064900。 4 一种微型可枧化反应器，本实用新型涉及一种微 型可视化反应器，它是由立式或卧式的光学显微镜，微型反应器，摄像机， 视频采集卡和计算机组成。微型反应器为一透明的容器，容器的下端连接 一个底座，底座与小槽连通，采用磁力搅拌器对体系进行挠动。本微型可 视化反应器是研究两相界面处化学反应规律和传质过程的实验装置，可观 察并记录微米级的^lt团在相界面处的水平运动和垂直运动，可应用于两相 界面处的微观状态下的运动与几何测量。Z.L200520096019, 7 种声振荡扰动的微型可视化反应器，本实用新 型涉及一种声振荡扰动的微型可视化反应器。它是由冷光源系统、立式或卧式的相差显微镜、微型具有可视化光学平面的反应器、声发射和接收与 测试系统、高速摄像机、视频采集卡、测量软件及微型计算机组成。微型 反应器为一透明的容器，容器的下端连接一个底座，下面安置声振荡扰动 发生装置，容器的顶端放置接收与测试装置。本微型可视化反应器是研究 两相界面处化学反应规律和传质过程的实验装置，可观测在相界面处及界 面相中进行的高速化学反应体系的传质过程和化学反应情况，还可以观测 压力的变化对化学反应的影响，同时，对以往不能观测的透明物系也可清' 本课题组上述的两项发明创造虽然在一定程度上实现了亚微观环境的 可视化观察与测量，但可视化观察的视场角度范围十分有限。发明内容本实用新型的目的为了克服上所述可视化微反应器观察角度范围十分 有限的缺点，而提供一种反应器中亚微观环境可视化装置，通过本装置能 观察、跟踪和测量到溶液体系中微米级的微团的运动情况及化学反应情况。本实用新型的技术方案为反应器中亚微观环境可视化装置，由光学显微镜、微型反应器、摄像 机、视频采集卡、计算机、步进电机控制器、三维组合电控位移平台、光 纤耦合器、影象传导光纤、光纤卡头、磁性底座、万向杆架、接杆、光学 平板组成，摄像机的一端通过摄像装置接头与光学显微镜的目镜筒连接， 另 一端通过数据信号线与视频采集卡连接，视频采集卡插在计算机的主板 上，微型反应器放置在水平工作台上，摄像头对准配有光纤耦合器的光纤 一端，光纤的另一端对准反应器中待观察与跟踪的目标，光纤穿入光纤卡 头，光纤卡头固定在万向杆架上，万向杆架通过接杆固定在三维组合电控 位移平台上，三维组合电控位移平台固定在光学平板上并与步进电机控制 器相连，步进电机控制器通过标准的接口与计算机相连。所述光学显微镜为水平光路显微镜。所述光学显微镜的物镜的放大倍数为io-ioo倍。所述视频采集卡的采集速率为24帧-1500帧/秒。所述用于观察微型反应器的影象传导光纤的材质为玻璃、有机玻璃、 石英、聚碳酸酯或聚酯。由于本实用新型用光纤探头可从任意角度观察和测量微型反应器中被 跟踪的目标，而且5艮踪测量目标的方式可以是手动方式，也可以是自动3艮 踪方式，因此本实用新型观察和测量范围就十分广。本实用新型的有益效果是操作简便，能从任意角度对相界面处微米级的微团进行观察、跟踪和测量，使研究者可以详细、直观地了解在相界 面上进行的传质过程，为进一步研究相间化学反应机理提供了条件。
图1为本实用新型的连接示意图。图2为本实用新型的三维组合电控位移平台上的示意图。 图3为本实用新型的步进电机控制器的示意图。 图4为本实用新型的光学显微镜示意图。图中l-光学平板，2-电控位移平台X轴信号线接口， 3-电控位移平 台的X轴，4-电控位移平台的Y轴，5-电控位移平台的z轴，6-电控位移 平台Z轴信号线接口， 7-接杆，8-万向杆架，9-光纤卡头，10-微型反应器， 11-磁力搅拌系统，12-电控位移平台Y轴信号线接口； 13-步进电机控制 器，14-与电控位移平台Z轴相连的信号线接口， 15-与电控位移平台Y轴 相连的信号线接口， 16-与电控位移平台X轴相连的信号线接口， 17-标准 的RS-232接口， 18-外控接口， 19-电源接口， 20-仪器开关，21-仪器风扇； 22-荧光遮挡筒，23-目镜，24-粗动调焦旋钮，25-《汰动调焦旋钮，26-底 座，27-光口， 28-物镜转换器，29-物镜，30-支架。
具体实施方式
结构附图结合附图对本实用新型作进一步的描述。如图1所示，本实用新型由光学显微镜、微型反应器、摄像机、视频 采集卡、计算机、步进电机控制器、三维组合电控位移平台、光纤耦合器、 光纤、光纤卡头、箱f性底座、万向杆架、接杆、光学平板组成，摄像机的 一端通过摄像装置接头与光学显微镜的目镜筒连接，另一端通过数据信号 线与视频采集卡连接，视频采集卡插在计算机的主板上，微型反应器放置 水平工作台上，摄像头对准配有光纤耦合器的光纤一端，光纤的另一端对 准微型反应器中的待测目标，光纤穿入光纤卡头，光纤卡头固定在万向杆 架上，万向杆架通过接杆固定在三维组合电控位移平台上，三维组合电控 位移平台固定在光学平板上并与步进电机控制器相连，步进电机控制器通 过标准的RS-232接口与计算机相连。本装置中的微型反应器是以釜式反应器为设计雏形，以透明物质为材 料做成的容器，垂直于光束的两个壁面应严格平行，以获得良好的光学可 视化效果，容器的两个平行面之间的距离为0. l-25mm，容器的下端连接一 个底座，棱台与圓台均可，底座与小槽连通，在底座中装有搅拌器。根据 微型反应器的特点，搅拌器采用磁力搅拌器，磁力搅拌器是利用转动产生 的旋转磁场带动玻璃容器中的搅拌转子来完成搅拌操作的，主要供小型试验时粘度较小的溶液搅拌或混合之用，根据不同使用要求，磁力搅拌器又 可分为恒温磁力搅拌器、定时恒温磁力搅拌器及普通磁力搅拌器等。在微 型反应器下部放置旋转磁场，微型反应器内放入转子，转子为细小的铁棒， 外面包裹聚四氟乙烯塑料。磁场的转动带动转子的转动，从而达到搅拌的 目的。本套装置中的显微镜是用来观察亚微观状态下的粒子运动情况的光学 仪器，可采用相衬、暗场、荧光、红外、偏振和普通生物光学显微镜，本 实验装置的目镜直接由摄像机取代，摄像机一端连接光学显微镜目镜筒、 另一端连接视频采集卡，通过视频采集卡和计算机将图像在显示器上显示 出来，摄像装置接头的两端设置有可与光学显微镜目镜筒和摄像装置端接 的连接结构，可十分方便的将光学显微镜目镜筒和摄像机串接在一起，摄 像机只要配上摄像装置接头，就可将经由显微镜放大的标本实像再通过摄 像装置接头的光学系统成像于摄像机的光敏元件上，由摄像机将光学信号 转变为电信号，经数据信号线传输给计算机。整个显微镜的性能一_视频 放大率和衍射分辨率主要由它的物镜决定的。本实验装置配有若干个不同 倍率的物镜互换使用以满足对不同体系的需求。本装置中的光纤根据实验需要选择合适的型号，根据光纤不易折断的 特性，结合电控位移平台和步进电机控制器来观察不同微团处在不同位置 的运动^l犬况。本装置中的显微镜根据校正像差的情况不同而采用相应的物镜。消色 差物镜只校正轴上点的球差和轴向色差，以及正弦差，不校正二级光谱色差。消色差物镜的倍率大约为3-100倍，数值孔径在0. 10-0. 30mm。将摄像机与光学显微镜连接，将视频采集卡插入计算机的主板上，用 信号线将摄像机与视频采集卡连接起来，当把反应体系放在水平工作上后， 显微镜将其显微放大，摄像机将图像信号转化后传入视频采集卡，计算机 通过处理视频釆集卡釆集的信号后由视频捕捉软件将其还原为图像并显示 出来，此时观察到的情况即为放大后的微观状态下的情况，从而实现了微 观状态化学反应的可视化。通过视频捕捉软件可将有价值的图像录下来， 再用粒子速度测量软件对其进行几何与运动形态的测量，实现了测量的可 视化，达到研究相界面处化学反应的目的。具体的操作方法是开启计算机，摄像机电源。启动视频捕捉软件， 观察视频图像。开启光学显微镜电源开关，并继续转动旋钮8，使亮度调 至适中。转动物镜转换器28，将所需物镜29置入光路，将微型反应器10 置于水平工作台上，并借助于显微器的横向移动手轮和纵向移动手轮，使所要观察的区域进入聚光镜的照明区域内。转动粗动调焦旋钮24使緩緩移动至见物像轮廓，再用微动调焦旋钮25精细调焦，直到找到所需对象且图像清晰。可通过调节光纤耦合器上的调节旋钮，使光纤与物镜对准。可通过在SC101型步进电机控制器的相应软件上设置参数，控制取景端光纤的 移动，达到观察不同微粒处于不同位置的状态。如需记录图像，使用视频 捕捉软件的录像功能即可。利用本实验装置可观察的体系如乙苯一水界面处的粒子运动情况，液体石蜡一水界面处的粒子运动情况，液体石蜡一酒精界面处的粒子运动情 况，轧制油乳液体系以及氧化铁红颗粒在水中的沉降过程。目前已通过本 实验装置观察并测量得到的最小粒径为0. 38Mm。
权利要求1、液相亚微观环境可视化装置，由光学显微镜、微型反应器、摄像机、视频采集卡、计算机、步进电机控制器、三维组合电控位移平台、光纤耦合器、光纤、光纤卡头、磁性底座、万向杆架、接杆、光学平板组成，其特征在于摄像机的一端通过摄像装置接头与光学显微镜的目镜筒连接，另一端通过数据信号线与视频采集卡连接，视频采集卡插在计算机的主板上，微型反应器放置于水平工作台上，摄像头对准配有光纤耦合器的光纤一端，光纤的另一端对准微型反应器中的待测目标，光纤穿入光纤卡头，光纤卡头固定在万向杆架上，万向杆架通过接杆固定在三维组合电控位移平台上，三维组合电控位移平台固定在光学平板上并与步进电机控制器相连，步进电机控制器通过标准的接口与计算机相连。
2、 根据权利要求1所述的微型反应器可视化装置，其特征在于所述 光学显微镜为水平光路显微镜。
3、 根据权利要求1所述的微型反应器可视化装置，其特征在于所述 光学显微镜的物镜的放大倍数为10-100倍。
4、 根据权利要求1所述的微型反应器可视化装置，其特征在于所述 视频采集卡的采集速率为24帧-150G帧/秒。
5、 根据权利要求1-4之一所述的微型反应器可视化装置，其特征在于 所述用于观察微型反应器的影象传导光纤的材质为玻璃、有机玻璃、石英、 聚碳酸酯或聚酯。
专利摘要本实用新型涉及一种液相亚微观环境可视化装置，将摄像机的一端通过摄像装置接头与光学显微镜的目镜筒连接，另一端通过数据信号线与视频采集卡连接，视频采集卡插在计算机的主板上，微型反应器放置于水平工作台上，摄像头对准配有光纤耦合器的光纤一端，光纤的另一端对准微型反应器中的待测目标，光纤穿入光纤卡头，光纤卡头固定在万向杆架上，万向杆架通过接杆固定在三维组合电控位移平台上，三维组合电控位移平台固定在光学平板上并与步进电机控制器相连，步进电机控制器通过接口与计算机相连。本实用新型操作简便，能对相界面处微米级的微团进行观察、跟踪和测量，使用本装置能详细、直观了解相界面间传质过程，为研究化学反应机理提供条件。
文档编号G01N21/84GK201083692SQ200720087549
公开日2008年7月9日 申请日期2007年10月15日 优先权日2007年10月15日
发明者瞿锦霞, 陈启明, 陈金芳 申请人:武汉工程大学