[发明专利]用声速研究固相反应体系反应特征的实验方法及装置

权利要求书

1.一种用声速研究固相反应体系反应特征的实验方法及装置，所述装置由底板(1)、立柱(2)、轴套(3)、转轴(4)、托架(5)、转柱(6)、槽口(7)、转柱销轴(8)、托叉(9)、第二横向支架(10)、第一横向支架(11)、砝码(12)、托盘(13)、托座(14)、指托(15)、防滑齿(16)、连杆销轴(17)、连杆(18)、活塞(19)、第一接插座(20)、顶部温度传感器(21)、环形电热丝(22)、超声发生头(23)、固相反应体系(24)、加热套(25)、第二接插座(26)、线槽(27)、内置线缆(28)、超声波接收头(29)、屏蔽盒(30)、石英玻璃管(31)、防震垫(32)、底部温度传感器(33)、防震圈(34)、环箍(35)、多芯屏蔽线(36)、CCD位移传感器(37)、栅纹刻度(38)、防震脚(39)、位移计量器(40)、温度控制器(41)、超声测速仪(42)、数据线(43)和外置线缆(44)组成；

托盘(13)、砝码(12)、连杆(18)和活塞(19)构成压力预设机构，温度控制器(41)、环形电热丝(22)、顶部温度传感器(21)和底部温度传感器(33)构成温度预设机构，超声波接收头(29)和CCD位移传感器(37)构成特征传感部分，位移计量器(40)和超声测速仪(42)构成特征测量部分；

其特征在于：活塞(19)底端设有超声发生头(23)，活塞(19)一侧设有第一接插座(20)，超声发生头(23)通过活塞内的内置屏蔽线与第一接插座(20)连接，活塞(19)另一侧设有栅纹刻度(38)，部分底板(1)和部分防震垫(32)内设有线槽(27)，线槽(27)内嵌有内置线缆(28)，防震圈(34)内嵌有桶形的加热套(25)，加热套(25)的桶底中心嵌有屏蔽盒(30)，屏蔽盒(30)内至少包括前置放大电路，屏蔽盒(30)上方且在加热套(25)的桶底上方设有超声波接收头(29)，超声波接收头(29)接收到的信号经过所述前置放大电路的放大后通过内置线缆(28)与第二接插座(26)连接；

加热套(25)顶部且在加热套(25)外面设有环箍(35)，环箍(35)上且在加热套(25)上方设有CCD位移传感器(37)，CCD位移传感器(37)通过多芯屏蔽线(36)与位移计量器(40)的测量输入端连接，环形电热丝(22)通过耐热导线与温度控制器(41)的温控输出端连接，顶部温度传感器(21)和底部温度传感器(33)分别通过屏蔽线与温度控制器(41)的两个测量输入端连接，第一接插座(20)通过屏蔽线与超声测速仪(42)的信号输出端连接，第二接插座(26)通过外置线缆(44)与超声测速仪(42)的测量输入端连接；

温度一定压力一定且固相反应体系(24)不能发生化学反应时，石英玻璃管(31)内没有新物质产生，随着时间的变化，位移计量器(40)读数的变化量为零，超声测速仪(42)读数的变化量为零；

温度一定压力一定且固相反应体系(24)能发生化学反应时，石英玻璃管(31)内有新物质产生，随着时间的变化，位移计量器(40)读数的变化量逐渐增大或逐渐减小，超声测速仪(42)读数的变化量逐渐增大或逐渐减小，随着固相反应体系(24)的化学反应结束，固相反应体系(24)全部转化为新物质后，位移计量器(40)读数的变化量为零，超声测速仪(42)读数的变化量为零；

温度较低或压力较小且固相反应体系(24)能发生化学反应时，石英玻璃管(31)内的固相化学反应过程较慢，位移计量器(40)的读数有变化至读数无变化所需的时间较长，超声测速仪(42)的读数有变化至读数无变化所需的时间较长；

温度较高或压力较大且固相反应体系(24)能发生化学反应时，石英玻璃管(31)内的固相化学反应过程较快，位移计量器(40)的读数有变化至读数无变化所需的时间较短，超声测速仪(42)的读数有变化至读数无变化所需的时间较短。

2.根据权利要求1所述的一种用声速研究固相反应体系反应特征的实验方法及装置，所述的方法其特征在于：在石英玻璃管(31)内放入搅拌均匀且由多种固相粉末混合而成的作为实验用的固相反应体系(24)，根据实验需要在托盘(13)中放入一定数量或一定质量的砝码(12)以改变固相反应体系(24)所需的压力值，调整温度控制器(41)上的温度设定旋钮以改变固相反应体系(24)所需的温度值，依据声音在不同的物质中有不同的传播速度即有不同的声速，若固相反应体系(24)没有发生化学反应，则石英玻璃管(31)内由多种固相粉末混合而成的固相反应体系(24)其体积配比不会发生变化，其颗粒间的松紧程度不会发生变化，其化学结构不会发生变化，位移计量器(40)的读数不会发生变化，超声测速仪(42)的读数不会发生变化；

若固相反应体系(24)发生了化学反应，则石英玻璃管(31)内由多种固相粉末混合而成的固相反应体系(24)其化学结构发生了变化，多种物质的混合物变成了一种物质，其颗粒间的松紧程度发生了变化，位移计量器(40)的读数发生了变化，超声测速仪(42)的读数发生了变化，根据位移计量器(40)和超声测速仪(42)两者的数值变化可分析出固相反应体系(24)的反应与否、反应速度和反应曲线等化学反应特征。