专利名称：强磁场液体表面张力测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种强磁场液体表面张力测量装置，属于材料物性参数测量技术领域。
背景技术：
强磁场下材料的许多物理化学性质会发生变化，相应的热物性参数也会发生改变。准确测定强磁场下材料的热物性参数能够为磁场下的理论模型和实验解释提供可靠的依据。一些研究结果显示，强磁 场改变了金属凝固时的固液界面形貌，改变了金属熔体的过冷度，这些现象都表明磁场很可能改变了表面张力。表面张力是液体的一个重要的物性参数。准确的测定表面张力对于解释和理解许多界面行为有重要的意义。在常规条件下，根据不同的测量原理已经产生了许多不同的测量方法，如毛细管上升法，气泡法，吊环法，滴重法。利用这些方法，人们已经能够精确的测定常规条件下各种液体的表面张力。但是，到目前为止，仍然缺乏对磁场下液体表面张力的精确测量。原因在于一方面，超导强磁体技术在最近二十几年才发展成熟起来，当强磁体广泛用于材料，物理，化学，生物等方面的科学研究时，强磁场下发现的许多新颖的现象引起人们的浓厚的兴趣，但研究时间短，很多研究仅仅局限于实验现象及定性解释。随着强磁场下与界面相关的各种科学问题不断深入研究，极需要精确测定强磁场下液体表面张力变化。另一方面，由于强磁场各种磁效应以及狭窄的磁场空间限制，现有的测量表面张力的商业仪器无法直接应用于强磁场中。
实用新型内容本实用新型目的是提供一种结构简单，测量精度高，用于测量强磁场下液体表面张力的装置。通过测量不同磁场强度下液体的表面张力，获得磁场对表面张力的影响规律。实现本实用新型的构思是将精密电子天平放入磁屏蔽盒中，屏蔽磁场对电子天平的干扰。采用抗磁性的铜丝悬挂钼铱合金环，铜丝外面套上很细的刚玉管以保证铜丝为直线，实现钼铱合金环处于磁场中心位置而不被吸附到烧杯边缘。将液体从导入管输入到烧杯中，使悬挂的钼铱合金环浸入液体中，用微量泵以一定速率抽出液体直到液面脱离钼铱合金环。采用电子天平实时监测钼铱合金环受力变化并记录到电脑中。根据公式r =F/4 JiR可以计算出液体的表面张力，其中r是液体的表面张力，F是表面张力承受的最大液柱重力，R是钼铱合金环的半径。根据上述实用新型构思，本实用新型采用下述技术方案一种强磁场液体表面张力测量装置包括磁屏蔽盒、电子天平、支撑板、玻璃管、刚玉管、铜丝、导入管、三孔定位套、不锈钢螺杆、烧杯、有机玻璃底座、不锈钢支撑杆、计算机、导出管、钼铱合金环、T型热电偶、温度控制仪和微量泵。其特征在于将电子天平放置于封闭的磁屏蔽盒，磁屏蔽盒位于支撑板上，铜丝上端悬挂于电子天平的下面，铜丝的下端悬挂钼铱合金环，刚玉管套在铜丝的外边。烧杯放置于有机玻璃底座上，导入管通过有机玻璃底座及三孔定位套进入烧杯内侧。导出管通过有机玻璃底座及三孔定位套进入烧杯内侧，导出管与微量泵相接。不锈钢螺杆上端与三孔定位套相连，下端与有机玻璃底座相接。T型热电偶浸入液体且靠近烧杯边缘，并与温度控制仪相连。玻璃管上端靠近支撑板，下端与有机玻璃底座相接。本实用新型与现有的技术相比，具有如下实质性特点和优点采用外套刚玉管的抗磁性铜丝吊钼铱合金环可以避免径向不均匀磁场将环吸附到烧杯边缘。采用导入管和导出管液体输入输出方式可以在狭窄的磁体空间内方便的进行液体更换。玻璃管可以避免空气流动等因素对电子天平下面的铜丝造成的干扰。采用微量泵以恒定的速率吸取液体，一方面保证每次液面下降速率恒定，另一方面保证了钼铱合金环及液柱在磁场中的位置固定不变，测量结果能够反映磁场对表面张力的影响。
图I是本实用新型强磁场液体表面张力测量装置。图2是利用本实用新型测量纯水的表面张力实验中获得的钼铱合金环在液面下降过程中受力随时间变化曲线。
具体实施方式
本实用新型的一个优选实施例结合附图详述如下参见图1，本强磁场液体表面张力测量装置包括磁屏蔽盒I、电子天平2、支撑板3、玻璃管4、刚玉管5、铜丝6、导入管8、三孔定位套9、不锈钢螺杆10、烧杯11、有机玻璃底座12、不锈钢支撑杆13、计算机14、导出管15、钼铱合金环16、T型热电偶17、温度控制仪18和微量泵19。其特征在于将电子天平2放置于封闭的磁屏蔽盒1，磁屏蔽盒I位于支撑板3上，铜丝6上端悬挂于电子天平2的下面，铜丝6的下端悬挂钼铱合金环16，刚玉管5套在铜丝6的外边。烧杯11放置于有机玻璃底座12上，导入管8通过有机玻璃底座12及三孔定位套9进入烧杯11内侧。导出管15通过有机玻璃底座12及三孔定位套9进入烧杯11内侧，导出管15与微量泵19相接。不锈钢螺杆10上端与三孔定位套9相连，下端与有机玻璃底座12相接。T型热电偶17浸入液体且靠近烧杯11边缘，并与温度控制仪18相连。玻璃管4上端靠近支撑板3，下端与有机玻璃底座12相接。利用本装置进行液体表面张力测量时，首先利用升降设备通过支撑杆13将液体盛放设备(由导入管8，三孔定位套9，不锈钢螺杆10，烧杯11，有机玻璃底座12，导出管15，钼铱合金环16组成)送到强磁体7圆柱空腔内的合适位置。将放置电子天平2的磁屏蔽盒I固定在支撑板3上，将挂有钼铱合金环16且套有刚玉管5的铜丝6的悬挂于电子天平2下方的挂钩上，调整电子天平2及磁屏蔽盒I位置，使铜丝6处于磁场圆柱空腔的轴线上，钼铱合金环16环面处于竖直方向的均匀磁场区域。将玻璃管4固定且与铜丝6同轴。将液体从导入管8缓慢输入到烧杯11中，直到钼铱合金环16环面位于液面以下，然后利用微量泵19以某一恒定速率吸取液体，直到钼铱合金环16脱离液面，钼铱合金环16的受力变化通过电子天平2实时监控并利用与之相连的计算机14记录数据。温度控制仪18与T型热电偶17相连监测液体温度。图2是利用本装置测量纯水表面张力时，钼铱合金环在液面下降过程中受力随时间变化曲线。[0014]本实用新型将表面张力测量方法拓展到强磁场中，利用它可以精确的测量某一温度下强磁场下液体的表面张力，对比不同磁场下表面张力值进一步可以考察磁场对液体表 面张力的影响。
权利要求1.一种强磁场液体表面张力测量装置包括磁屏蔽盒(I)、电子天平(2)、支撑板(3)、玻璃管(4)、刚玉管(5)、铜丝(6)、导入管(8)、三孔定位套(9)、不锈钢螺杆(10)、烧杯(11)、有机玻璃底座(12)、不锈钢支撑杆(13)、计算机(14)、导出管(15)、钼铱合金环(16)、T型热电偶(17)、温度控制仪(18)和微量泵(19);其特征在于将电子天平(2)放置于封闭的磁屏蔽盒(1)，磁屏蔽盒(I)位于支撑板(3)上，铜丝(6)上端悬挂于电子天平(2)的下面，铜丝(6)的下端悬挂钼铱合金环(16)，刚玉管(5)套在铜丝(6)的外边；烧杯(11)放置于有机玻 璃底座(12)上，导入管(8)通过有机玻璃底座(12)及三孔定位套(9)进入烧杯(11)内侧；导出管(15)通过有机玻璃底座(12)及三孔定位套(9)进入烧杯(11)内侧，导出管(15)与微量泵(19)相接；不锈钢螺杆(10)上端与三孔定位套(9)相连，下端与有机玻璃底座(12)相接；T型热电偶(17)浸入液体且靠近烧杯(11)边缘，并与温度控制仪(18)相连；玻璃管(4 )上端靠近支撑板(3 )，下端与有机玻璃底座(12 )相接。
专利摘要本实用新型涉及一种强磁场液体表面张力测量装置。该装置包括磁屏蔽盒，精密电子天平，刚玉管，铜丝，铂铱合金环，烧杯，有机玻璃底座，不锈钢螺杆，三孔定位套，导入管，导出管。保持铂铱合金环在强磁场中的位置固定，由微量泵控制液面以恒定速率下降，电子天平实时监控铂铱合金环在液体中的受力变化并记录到计算机中，在受力最大位置计算出表面张力值。本实用新型可以方便快捷的测量出不同磁场强度下液体的表面张力。
文档编号G01N13/02GK202383044SQ20112051984
公开日2012年8月15日 申请日期2011年12月14日 优先权日2011年12月14日
发明者任忠鸣, 李传军 申请人:上海大学