专利名称：一种胶体晶体测试装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种胶体晶体测试装置，尤其涉及一种在太空飞行器环境中使用的胶体晶体测试装置。
背景技术：
胶体晶体的研究近年来引起了人们的广泛关注。由于单分散的胶体粒子表现出与原子、分子相似的相行为，而其纳米至微米的尺寸使其微观相行为可以通过光学显微镜直接观察。因此，在基础科学研究领域，胶体晶体在最近20年的时间里引起了人们的浓厚兴趣，成为一个异常活跃的研究方向。同时，胶体晶体还作为一种模型体系被广泛应用于研究晶体的成核、生长、熔化及玻璃化转变等重要的物理过程。由于胶体晶体的弹性模量非常小(大约102 103Pa)，微弱的外力如电场、热对流和剪切力等都很容易影响晶体的有序结 构，研究这些因素对胶体结晶结构和过程的影响便有着很重要的科学意义。空间胶体晶体的研究是探索在空间微重力实验条件下胶体晶体变化过程的规律和方法，是微重力科学的重要研究内容之一。重力对胶体晶体结构和性质起着不可忽视的效应，由于组成胶体晶体的颗粒密度较液体(通常为纯净水)的大，在地面开展实验研究因密度差产生的沉降和静水压力效应，无法准确地获得实际研究体系发生的物理现象和规律，地面胶体晶体实验无法得到理想的实验结果。因此，空间胶体晶体实验的开展对相关科学研究具有重要的意义。从上世纪90年代开始，NASA就在国际空间站上开展了一系列微重力硬球粒子的胶体晶体生长实验，Weitz等人在国际空间站上进行了胶体晶体成核、相变、生长动力学等内容的研究。但是，胶体晶体在容器中久置一段时间后，会发生水化现象，在普通的地面试验中，可更换胶体晶体，或通过搅拌来使水化的胶体晶体重新变成胶体状态。但是在太空飞行器中，不可能像在地面试验中那样方便地更换或手动搅拌样品。

发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种胶体晶体测试装置，能够在测试过程中自动进行样品搅拌，防止胶体晶体的水化。本发明提供一种胶体晶体测试装置，包括第一储液腔和第二储液腔，分别具有第一推进杆和第二推进杆，第一推进杆和第二推进杆可在各自的储液腔中做活塞运动，第一储液腔与第二储液腔被放置为使第一、第二推进杆向各自的储液腔内推进时的运动方向相反，第一储液腔和第二储液腔还分别具有通孔；联动滑轨，其一端连接到第一推进杆露出第一储液腔外的端部，另一端连接到第二推进杆露出第二储液腔外的端部，联动滑轨沿第一、第二推进杆的运动方向往复运动；样品池，通过管路连接到第一储液腔和第二储液腔的通孔；驱动装置，驱动联动滑轨进行往复运动。
根据本发明提供的装置，其中第一储液腔和第二储液腔反平行地放置。根据本发明提供的装置，其中联动滑轨为之字形。根据本发明提供的装置，其中第一推进杆和第二推进杆与各自的储液腔的通孔相对。根据本发明提供的装置，还包括至少一个排气阀，其中第一储液腔、样品池、第二储液腔及其之间的管路形成连通的密封结构，所述排气阀位于密封结构的任意位置。根据本发明提供的装置，其中至少一个所述排气阀位于第一储液腔或第二储液腔的通孔处。根据本发明提供的装置，其中所述驱动装置包括驱动电机、螺旋杆、前支架、后支架，螺旋杆横架在螺旋杆前支架、后支架上，并连接到所述联动滑轨，螺旋杆在驱动电机的驱动下驱动联动滑轨进行往复运动。根据本发明提供的装置，还包括限位装置，为联动滑轨的往复运动提供折返的端点。根据本发明提供的装置，其中样品池为平板型容器，由两块导电石英玻璃片组成。根据本发明提供的装置，其中样品池一侧贴有中间带孔的加热膜。本发明提供的胶体晶体测试装置，体积足够小，可对样品进行搅拌、加热、施加电场。使用该装置，可以通过形貌成像和衍射成像等实验方式，对胶体晶体界面形态变化和结构变化进行原位实时观察，从而对胶体晶体的相变过程和结晶动力学过程进行研究。


以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中图I根据本发明的实施例的胶体晶体测试装置的结构示意图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本实施例提供一种胶体晶体测试装置，其结构如图I所示，包括底座1-10 ；第一储液腔1-121和第二储液腔1-122，位于底座1_10上，其顶部分别具有第一推进杆1-131和第二推进杆1-132，可在各自的储液腔中做活塞运动，其底部分别具有通孔，第一储液腔1-121和第二储液腔1-122反平行地放置，即第一、第二推进杆1-131和1-132露出储液腔外的端部的朝向相反；联动滑轨1-15，为之字形，其一端连接到第一推进杆1-131露出储液腔外的端部，另一端连接到第二推进杆1-132露出储液腔外的端部，联动滑轨1-15可沿第一、第二推进杆的运动方向往复运动，从而带动第一、第二推进杆在各自的储液腔中做活塞运动，由于第一、第二储液腔反平行地放置，因此第一、第二推进杆的运动方向相反，即第一推进杆向第一储液腔内推进时，第二推进杆向第二储液腔外拉出；样品池1-20，为由两块导电石英玻璃片组成的平板型容器，两块导电玻璃间距O.3mm,以使激光束可以通过，样品池1-20其中的一片导电石英玻璃片两侧分别开有通孔，这两个通孔分别通过连接部件1-19与管路LI和L2相连通，管路LI和L2的另一端分别与第一储液腔1-121和第二储液腔1-122底部的通孔连通，从而使第一储液腔1-121、管路LI、样品池1-20、管路L2和第二储液腔1-122形成容纳样品的连通的密封结构，以进行样品的搅动，导电玻璃片可为样品加电压，通过导电玻璃片可观察样品池1-20中样品的晶体形态变化和结构变化；排气阀1-11，位于第一储液腔1-121底部与管路LI相连接处，试验样品通过排气阀1-11注入到整个密闭 结构中，同时将管路中多余气体排出；驱动装置，包括驱动电机1-18、螺旋杆1-23、螺旋杆前支架1_14、螺旋杆后支架1-16，螺旋杆1-23横架在螺旋杆前、后支架1-14和1-16上，并连接到联动滑轨1_15，螺旋杆1-23在驱动电机1-18的驱动下驱动联动滑轨1-15进行往复运动；第一限位开关1-211和第一碰撞锤1-221,用于限制第一推进杆1_131向第一储液腔外拉出的距离，其中第一碰撞锤1-221位于第一推进杆1-131露出第一储液腔外的端部，当第一碰撞锤1-221碰撞到第一限位开关1-211后，联动滑轨1-15的运动停止然后向相反方向运动；第二限位开关1-212和第二碰撞锤1-222，用于限制第二推进杆1_132向第二储液腔外拉出的距离，其中第二碰撞锤1-222位于第二推进杆1-132露出第二储液腔外的端部，当第二碰撞锤1-222碰撞到第二限位开关1-212后，联动滑轨1-15的运动停止然后向相反
向 。当胶体发生水化现象时，或者其他需要搅动胶体晶体的情况下，通过驱动装置使联动滑轨1-15往复运动，当联动滑轨1-15将第一推进杆1-131向第一储液腔内推进时，联动滑轨1-15同时将第二推进杆向第二储液腔外拉出，此时第一储液腔内的一部分胶体晶体被第一推进杆1-131推出到管路LI中，然后经过样品池1-20、管路L2被推入到第二储液腔1-122中；当联动滑轨1-15上的第二碰撞锤1-222碰撞到第二限位开关1_212后，联动滑轨1-15反向运动，将第一推进杆1-131向第一储液腔外拉出，同时将第二推进杆1-132向第二储液腔1-122内推进，此时第二储液腔内的一部分胶体晶体被第二推进杆1-132推出到管路L2中，然后经过样品池1-20、管路LI被推入到第一储液腔1-121中。通过驱动装置使联动滑轨1-15往复运动，从而使胶体晶体在第一储液腔1-121与第二储液腔1-122之间被来回搅动，防止水化现象的发生。根据本发明的其他实施例，其中第一储液腔1-121与第二储液腔1-122优选为反平行地放置，这样可以节省整个装置的长度，更加紧凑，但是也可以以其他方式放置，例如第一推进杆面对第二推进杆地相对放置。或者两个储液腔共用一个推进杆，分别位于公共推进杆的两端，使驱动装置通过联动滑轨驱动推进杆往复运动，当公共推进杆向第一储液腔内推进时，公共推进杆同时向第二储液腔外拉出，当公共推进杆向第一储液腔外拉出时，公共推进杆同时向第二储液腔内推进，从而达到同样的搅拌胶体晶体的目的。即第一储液腔与第二储液腔被放置为，使第一、第二推进杆向储液腔内推进的运动方向相反，或者第一、第二推进杆向储液腔外拉出的运动方向相反。根据本发明的其他实施例，其中第一、第二储液腔，样品池，排气阀，驱动电机，螺旋杆前支架，螺旋杆后支架，第一、第二限位开关均可位于底座上，或者以其他的方式固定其相对位置关系。上述实施例中采用限位开关和碰撞锤相结合的方式对联动滑轨的往复运动提供折返的端点，在本发明的其他实施例中，也可以采用其他的手段为联动滑轨的往复运动提供折返的端点，例如为驱动电机设置固定的往返运动长度。根据本发明的其他实施例，其中排气阀可以位于由第一储液腔、管路LI、样品池、管路L2和第二储液腔形成的连通密封结构中的任意位置。
根据本发明的其他实施例，其中联动滑轨也可以为其他形状。根据本发明的其他实施例，其中样品池1-20 —侧贴有中间带孔的加热膜，实现为样品加热的功能，样品池1-20外可用保温材料包裹，在样品加热的时候进行保温。本发明提供的胶体晶体测试装置，体积足够小，可对样品进行搅拌、加热、施加电场。使用该装置，可以通过形貌成像和衍射成像等实验方式，对胶体晶体界面形态变化和结构变化进行原位实时观察，从而对胶体晶体的相变过程和结晶动力学过程进行研究。最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种胶体晶体测试装置，包括 第一储液腔和第二储液腔，分别具有第一推进杆和第二推进杆，第一推进杆和第二推进杆可在各自的储液腔中做活塞运动，第一储液腔与第二储液腔被放置为使第一、第二推进杆向各自的储液腔内推进时的运动方向相反，第一储液腔和第二储液腔还分别具有通孔； 联动滑轨，其一端连接到第一推进杆露出第一储液腔外的端部，另一端连接到第二推进杆露出第二储液腔外的端部，联动滑轨沿第一、第二推进杆的运动方向往复运动； 样品池，通过管路连接到第一储液腔和第二储液腔的通孔； 驱动装置，驱动联动滑轨进行往复运动。
2.根据权利要求I所述的装置，其中第一储液腔和第二储液腔反平行地放置。
3.根据权利要求I所述的装置，其中联动滑轨为之字形。
4.根据权利要求I所述的装置，其中第一推进杆和第二推进杆与各自的储液腔的通孔相对。
5.根据权利要求I所述的装置，还包括至少一个排气阀，其中第一储液腔、样品池、第二储液腔及其之间的管路形成连通的密封结构，所述排气阀位于密封结构的任意位置。
6.根据权利要求5所述的装置，其中至少一个所述排气阀位于第一储液腔或第二储液腔的通孔处。
7.根据权利要求I所述的装置，其中所述驱动装置包括驱动电机、螺旋杆、前支架、后支架，螺旋杆横架在螺旋杆前支架、后支架上，并连接到所述联动滑轨，螺旋杆在驱动电机的驱动下驱动联动滑轨进行往复运动。
8.根据权利要求I所述的装置，还包括限位装置，为联动滑轨的往复运动提供折返的端点。
9.根据权利要求I所述的装置，其中样品池为平板型容器，由两块导电石英玻璃片组成。
10.根据权利要求9所述的装置，其中样品池一侧贴有中间带孔的加热膜。
全文摘要
本发明提供一种胶体晶体测试装置，包括第一储液腔和第二储液腔，分别具有第一推进杆和第二推进杆，第一推进杆和第二推进杆可在各自的储液腔中做活塞运动，第一储液腔与第二储液腔被放置为使第一、第二推进杆向各自的储液腔内推进时的运动方向相反，第一储液腔和第二储液腔还分别具有通孔；联动滑轨，其一端连接到第一推进杆露出第一储液腔外的端部，另一端连接到第二推进杆露出第二储液腔外的端部，联动滑轨沿第一、第二推进杆的运动方向往复运动；样品池，通过管路连接到第一储液腔和第二储液腔的通孔；驱动装置，驱动联动滑轨进行往复运动。
文档编号G01N33/00GK102914622SQ20121040129
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月19日 优先权日2012年10月19日
发明者翟永亮, 吴兰生, 李明, 胡书新, 李小龙 申请人:中国科学院物理研究所