[发明专利]一种纳米气泡原位观测装置及方法

权利要求书

1.一种纳米气泡原位观测装置，其特征在于，包括样品溶液制备系统、注样系统、样品预处理系统、电镜观测系统；

所述样品溶液制备系统包括微纳米气泡发生装置(1)、进气管路(2)、进气控制阀门(3)、进水管路(4)、进水控制阀门(5)、气源(6)、取样管路(7)、取样控制阀门(8)、蓄水池(9)、出水控制阀门(10)、出水管路(11)；进水管路(4)、出水管路(11)、取样管路(7)分别与蓄水池(9)连接；气源(6)用于提供产生气泡的气体；微纳米气泡发生装置(1)用于制备微纳米气泡；蓄水池(9)用于盛放产生纳米气泡的液体环境；

所述注样系统包括注射器(12)、进样控制阀门(13)、进样管路(14)、样品池罩(15)、样品杆(16)、样品池(17)、出样管路(18)、出样控制阀门(19)，注射器(12)从取样管路(7)中吸取样品后，用于向管路、样品池中注样；样品杆用于盛放样品池，便于移动样品池；样品池罩用于将样品池与外界环境隔离，防止样品池被污染；样品池用于盛放样品溶液；进样管路用于将样品溶液注入样品池中；出样管路用于排出样品池内的多余样品，指示样品成功进入样品池内；

所述样品预处理系统包括样品溶液(20)、抽气管路(21)、抽气控制阀门(22)、真空泵(23)，真空泵用于将样品池抽至真空，防止气体释放影响电镜系统观测，对电镜造成损坏；

所述电镜观测系统包括电镜装置(24)、数据传输线路(25)、计算机(26)，电镜系统用于直接获取样品的相关数据；计算机用于接收电镜传来的信号，转化为图像显示，监控电镜的各项参数是否处于正常工作状态。

2.根据权利要求1所述的一种纳米气泡原位观测装置，，其特征在于，所述样品溶液制备系统，能够制造粒径范围在90nm～40μm之间的气泡。

3.根据权利要求1所述的一种基于透射电镜原位观测微纳米气泡液相行为的装置，其特征在于，所述的注样系统中样品池的高度根据实验工况需要进行定制；所述出样管路、进样管路管径为5μm，防止样品溶液进入样品池的速度过快，损坏样品池。

4.根据权利要求1所述的一种纳米气泡原位观测装置，，其特征在于，所述样品预处理系统，真空泵能够使样品池内压强达到10^-5MPa，防止气体存在对电镜产生损害，同时防止内部压强过低，造成微纳米气泡破碎。

5.根据权利要求1所述的一种纳米气泡原位观测装置，，其特征在于，所述的电镜观测系统，使用的电镜装置需能够正常安装使用样品杆。

6.根据权利要求2所述的一种纳米气泡原位观测装置，，其特征在于，样品溶液制备系统的微纳米气泡发生还可以采用搅拌、超声或水合物快速分解方法进行制备，同时保证超净环境操作，防止杂质污染。

7.采用权利要求1-6任一所述的一种纳米气泡原位观测装置及方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：在蓄水池(9)中盛放去离子水，水面高度能够没过微纳米气泡发生器(1)的出水管路(11)，打开进水控制阀门(5)、出水控制阀门(10)，使用氮气通过微纳米气泡发生器(1)，打开进气控制阀门(3)，并打开微纳米气泡发生器(1)，使其正常工作10min以上，重复操作至少3次，确保微纳米气泡发生器(1)、蓄水槽(9)、实验管路内不会引入杂质，进而制备实验需要的微纳米气泡溶液；

第二步：使用注射器(12)取制备好的微纳米气泡样品溶液，将注射器与样品池(17)的进样管路(14)连接，打开进样控制阀门(13)、出样控制阀门(19)，推注射器(12)，直至样品池(17)的出样管路(18)端头有液滴滴落，表明样品溶液成功注入样品池(17)内；

第三步：将第二步得到的含样品溶液(20)的样品池(17)放入真空泵(23)中进行真空处理，抽至样品池(17)的内部压强低于10^-5MPa，从真空泵中取出样品池(17)，放入电镜装置中进行观察；

第四步：在低倍数下找到样品池(17)的视窗，在视野中观察到微纳米气泡后，切换至高倍数下观察微纳米气泡，同时通过计算机(26)操作，打开电镜的录像功能，记录微纳米气泡在液体环境的运动状态或形态变化，拍摄结束后保存视频文件；

第五步：实验结束后，使用将样品池(17)取出，并使用去离子水代替样品溶液按照上述第二步对样品池进行冲洗，将样品池(17)放入无尘、干燥箱中进行保存。