[实用新型]一种溶液饱和温度自动测量装置

说明书

本实用新型涉及一种溶液饱和温度自动测量装置，属于人工晶体生长技术领域，该装置包括照度传感器和双向温控器，光源穿过所述测量槽内待测的不均匀透明介质经透镜和第一遮光板投射至所述照度传感器上，所述照度控制器的信号输出端连接至所述双向控温器，所述双向控温器的信号输出端连接所述电磁搅拌器，用于对溶液升温或降温。本实用新型通过照度传感器和温度传感器将传统方法中所用的图像信息转化为更方便读取、精度更高的数字信号，从而获取了比肉眼观测更为精准的饱和温度，读数不受人为因素的影响，测量精确、测量效率高、能够自动测量，可靠性更高。

技术领域

本实用新型涉及一种溶液饱和温度自动测量装置，属于人工晶体生长技术领域。

背景技术

溶液的饱和状态，即溶质和溶液达成平衡，溶液到达饱和状态时的温度称为溶液的饱和温度。准确地测定溶液的饱和温度是进行晶体生长和工业结晶的前提。通过测定溶液的饱和温度，也可以进行溶解度的测定，并绘制出溶解度曲线。此外，测定溶液的饱和温度还是测定溶液过饱和度的基础。目前，常用的测定饱和温度的方法有以下几种：

(1)平衡法

在接近饱和的溶液中，放入一些溶质固体，在一定温度下不断搅拌，观察溶液状态，当溶液中的固体不再溶解，此时溶液的温度即可看作是溶液的饱和温度。这个方法虽然操作简便，但要达到真正平衡用时较长(约数小时至数天，视溶液的粘度和搅拌强度而定)，并且精确度也较低，约0.5-1℃(与观察者熟练程度有关)。

(2)浓度涡流法

将一小块晶体悬在其接近饱和状态的溶液中，观察晶体及其附近的液流情况.如果溶液是不饱和的，则晶体棱角会由于溶解变得圆滑。靠近晶体表面的溶液，由于晶体的溶解其浓度较周围溶液浓度变大，因而变得较重，向下运动，形成一股向下的液流，并把这股液流称为溶解涡流。如果溶液是过饱和的，则晶体呈现生长现象，即晶面变光滑，棱角“发毛”变白。晶体附近的溶液由于溶质在晶体上析出而密度变小，因此形成一股向上运动的液流，称为生长涡流。涡流是溶液中浓度差造成的对流运动。距饱和温度越远，涡流越明显；离饱和温度越近，涡流就越微弱；而在饱和温度下，涡流则会完全消失，因此，可以通过观察涡流的变化来确定溶液是否饱和。这个方法的精确度约为0.1-0.5℃(与观察者熟练程度有关)。

(3)光学效应法

溶液接近饱和温度时，涡流十分微弱，凭肉眼很难把温度测得很精准，光学效应法可以克服这一缺点。当晶体处于与它不相平衡的母液中时，紧贴晶体有一薄层溶液，晶体溶解和生长时，溶质的扩散输出和输入都通过这一薄层进行，该薄层称为扩散层或结晶区。扩散层存在浓度梯度，扩散层的浓度梯度在溶液温度接近饱和温度的过程中逐渐减弱，直至溶液温度达到饱和温度时彻底消失。扩散层是浓度不均匀的区域，光线通过这一区域时会因折射率梯度方向不同而发生不同的偏折，光学效应法的原理就基于此。常用的光学效应法有以下两种类型。

a)纹影法。

纹影法是根据观察光源发射光线穿过晶体投射在屏幕上的像来进行饱和温度测试的，在光路中的待测生长池中，晶体附近的不均匀扩散层可以在屏幕上清楚地显示出来，在不饱和的溶液中，扩散层的像出现在无遮光板一侧的晶体附近，使该侧亮度增加，在过饱和溶液中则恰好相反即对侧亮度增加，当溶液到达饱和状态时，扩散层消失，屏幕亮度达到最暗。