[实用新型]液相亚微观环境可视化装置

说明书

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微反应器和麻省理工学院设计的用于完成Dushman化学反应的微反应器。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。

ZL200420064900.4一种微型可视化反应器，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微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。

ZL200520096019.7一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晰观测。

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10-100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，而且跟踪测量目标的方式可以是手动方式，也可以是自动跟踪方式，因此本实用新型观察和测量范围就十分广。