[发明专利]一种高温熔融体黏度和表面张力的测量方法和系统

权利要求书

1.一种高温熔融体黏度和表面张力的测量系统，其特征在于：包括依次连接的激光器、透镜、偏振组合单元、角度测量系统、绝热高温样品池、光纤系统、光电转化模块和数字相关器模块组成部分；

偏振组合单元包括零级1/2玻片和偏振分光棱镜，透镜依次连接第一高反射镜和零级1/2玻片，零级1/2玻片连接偏振分光棱镜，零级1/2玻片调整线偏振光的偏振方向，偏振分光棱镜将不同偏振的两束光分离；

角度测量系统包括垂直方向移动的一维位移台、高精度转台和高反射率反射镜，高反射率反射镜安装在高精度转台上，高精度转台进一步安装在一维位移台上，通过高精度转台调节激光的入射角度，利用垂直方向移动的一维位移台调节激光入射点的位置；

绝热高温样品池包括防辐射真空入射腔、防辐射真空出射腔、主加热器、辅组加热器、保护气进气阀、保护气出气阀和用于真空和气氛控制的阀门；防辐射真空入射腔位于样品池左侧，激光通过所述入射腔入射至样品的表面，样品下部为主加热器，正上方为辅助加热器，经由样品池表面反射的激光通过防辐射真空出射腔射出；样品池在防辐射真空入、出射腔两侧各设有保护气进、出阀；防辐射真空入、出射腔以及样品池上通过阀门连接有抽真空管路，能对样品池内的真空进行控制；

光纤系统包括光纤接收器、芯径为100 μm的光纤、光纤分光器；光纤接收器与光纤通过FC／ＰＣ方式连接，光纤与光纤分光器利用相同的连接方式连接，构成了光信号由光纤接收器至光纤，后至光纤分光器的通路，光纤分光器将光信号一分为二，两路信号进入光电转化模块；

光电转化模块包括两个光子计数器，并列接受光纤分光器的光信号；

数字相关器进一步处理光电转化模块产生的两路电信号，将信号传递给计算机并且进行互相关运算。

2.根据权利要求1所述的高温熔融体黏度和表面张力的测量系统，其特征在于：反射镜安装在一个高精度旋转台上，能调节探测光的入射角度，高精度转台安装在能在垂直方向移动的一维位移台上，以确保角度调整后能将光束调整至相同的表面位置。

3.根据权利要求1所述的高温熔融体黏度和表面张力的测量系统，其特征在于：在高温样品池两侧设计防辐射真空绝热腔体；样品池的两侧分别设计有两个激光光束的通路，根据入射和出射激光的角度和行程，在通路上设计有防辐射屏和真空控制系统，对样品池进行真空控制，设计的真空度为10^-2 Pa。

4.根据权利要求3所述的高温熔融体黏度和表面张力的测量系统，其特征在于：在探测光入射至熔融样品表面的通路上设计了防辐射真空绝热入射腔以缓解高温样品池与窗口的传热，通过真空泵阀门接通真空泵后，利用第一阀门对防辐射真空绝热入射腔的真空度进行控制，设计的真空度为10^-2Pa；在散射光的通路上设计了防辐射真空绝热出射腔，同样利用真空泵阀门和第二阀门对防辐射真空绝热出射腔的真空度进行控制，同样设计的真空度为10^-2Pa；防辐射真空绝热入、出射腔为对称设计，二者的中心轴线与水平面的夹角为10°~ 45°；同时利用真空泵阀门和第三阀门对高温样品池的真空度进行控制，设计的真空度为10^-2Pa；

样品池两端设置保护气进气阀和保护气出气阀。

5.根据权利要求1所述的高温熔融体黏度和表面张力的测量系统，其特征在于：熔融样品下部设计有主加热器，正上方设计有辅助加热器，辅助加热器的设定温度较主加热器的温度高10℃ ~ 30℃，以防止熔融体对流散射产生表面冷却。

6.根据权利要求5所述的高温熔融体黏度和表面张力的测量系统，其特征在于：主加热器、辅助加热器以及高温样品池的材料为耐高温陶瓷材料，与高温样品池间采用防辐射屏隔离；高温样品池的外壳部分采用钢材料，并利用水冷却保护。

7.根据权利要求1所述的高温熔融体黏度和表面张力的测量系统，其特征在于：高温样品池为直径为20 mm ~ 40 mm的圆盘，深度为10 mm。