[发明专利]压力呈周期性变化的水蒸气发生器

说明书

技术领域

本发明属于化学实验领域，具体涉及一种水蒸气发生器。 

背景技术

气溶胶影响大气环境的重要因素主要包括化学组分、相态以及由于吸湿性变化而导致的气溶胶尺寸的大小；研究表明环境湿度较高的条件下，气溶胶颗粒的尺寸增加，由此将导致其光散射作用发生变化；红外光谱技术可以探测化合物分子的聚集模式、分子取向以及分子间相互作用等结构信息，是研究界面化学的一种很重要的手段。根据测不准原理，连续扫描得到的光谱很难同时满足高的时间分辨和光谱分辨。步进扫描真空红外光谱技术弥补了这方面的不足，光谱分辨率可以达到1cm-1,同时时间分辨率可以达到纳秒级。但步进扫描只适用于完全重复的反应过程，因此创建一个完全重复的化学环境对同时实现高光谱分辨和时间分辨是必不可少的。 

发明内容

本发明的目的是：提供一种水蒸气发生装置，通过控制气体的流量大小和某气压的停留时间，构建一种气溶胶表界面刻蚀过程重复进行的化学环境，通过步进扫描真空红外测试获得表界面结构信息，深入研究气溶胶的物理化学过程。 

本发明的技术方案是：一种压力呈周期性变化的水蒸气发生器，它包括：水浴、进气截止阀、湿度计、压力控制中心、气压计、出气截止阀、真空泵、微调阀A和微调阀B；其外围设备是红外样品仓和光谱分析仪； 

红外样品仓包括：密封箱体与安装在密封箱体内的样品池；密封箱体的左右两侧对称的设有红外光可穿透的窗片；样品池为柱状结构，其两端由光学基片密封，光学基片上沉淀有气溶胶样品；样品池两端的光学基片与密封箱体左右两侧的窗片同轴；光谱分析仪与红外样品仓连接； 

水浴连接进气管路的一端，进气管路的另一端穿过红外样品仓与样品池连通，出气管路的一端与样品池连通，另一端穿过红外样品仓连接真空泵；气压计安装在进气管路上，湿度计安装在出气管路上，在气压计与水浴之间的进气管路设有进气截止阀，在湿度计与真空泵 之间的出气管路上设有出气截止阀；在水浴与进气截止阀之间的连接管路上增设一个微调阀A；在真空泵与出气截止阀之间的连接管路上增设一个微调阀B； 

压力控制中心分别与进气截止阀、湿度计、气压计、出气截止阀、微调阀A和微调阀B连接； 

压力呈周期性变化的水蒸气发生器的操作方法为： 

A．开启水浴与真空泵，压力控制中心开启进气截止阀和出气截止阀，保证进气管路与出气管路中完全是纯水蒸汽； 

B．压力控制中心控制微调阀A和微调阀B的开度，从而控制水蒸气进气和出气的速率，得到设定的气体压力P1后，压力控制中心关闭进气截止阀和出气截止阀，使得样品池内水蒸气的压力达到平衡；压力控制中心设定开启进气截止阀7的时间； 

C．到达进气截止阀打开的时间后，进气截止阀自动打开，出气截止阀保持关闭，压力控制中心对出气截止阀关闭的时间做出设定；出气截止阀关闭期间样品池内水蒸气的压力上升，当上升到设定压力P2时，压力控制中心关闭进气截止阀，使得样品池内水蒸气的压力在P2状态保持恒定； 

D．到达出气截止阀关闭的时间后，出气截止阀自动打开，同时压力控制中心打开进气截止阀，减小微调阀A的气体流量，使得样品池内水蒸气的压力下降；当样品池内水蒸气的压力达到要求的P3时，压力控制中心同时关闭进气截止阀和出气截止阀，样品池内水蒸气的压力在P3保持恒定，压力控制中心设定样品池内水蒸气的压力在P3条件下保持的时间； 

E．到了设置的时间，压力控制中心关闭出气截止阀，使得样品池内水蒸气的压力上升达到P4；当上升到设定压力P4时，压力控制中心关闭进气截止阀，使得样品池内水蒸气的压力在P4状态保持恒定； 

F．压力控制中心开启进气截止阀和出气截止阀，并重复步骤B-E实现水蒸气压力呈周期性变化； 

整个水蒸气压力呈周期性变化中的压力变化和样品池中的湿度变化由气压计和湿度计监测。 

本发明的有益效果是：（1）利用本发明使水蒸气压力以一定方式进行变化，这样得到的压力具有良好的周期性和重复性，满足步进扫描的条件；通过控制水蒸气的压力可以定量地控制发生反应的水分子数，与定量的气溶胶颗粒发生反应，提供一种严格重复性的化学反应环境，为获取气溶胶表界面刻蚀过程中间物的结构，聚集状态以及分子间作用等信息提供有效的装置；（2）本发明实现了智能化，通过压力控制中心实现对截止阀的控制，并通过与压力控制中心连接的气压计与湿度计可以很直观得观察到水蒸气压力和湿度变化，便于根 据要求随时进行条件控制。（3）本发明易于清洗、拆卸，便于装置的维护。 

附图说明