外電場作用下液體貼壁附面層透射率的測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微小尺度物性參數(shù)測量領(lǐng)域，尤其涉及外電場作用下液體貼壁附面層 透射率的測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 以下對本發(fā)明的相關(guān)技術(shù)背景進行說明，但這些說明并不一定構(gòu)成本發(fā)明的現(xiàn)有 技術(shù)。
[0003] 目前，檢驗微小尺樣品透過率的的設(shè)備主要是顯微鏡。其中，紅外波段由于其不可 見性，測量起來要遠遠比可見波段復雜。紅外顯微鏡目前常用于電子設(shè)備檢測故障預防、紅 外熱成像、微電子芯片電路可靠性分析等領(lǐng)域，主要用于測量微量或微小尺度的固體樣件， 如:測量微小顆粒和微量污染物、測量多層次不同組分聚合物、檢測半導體器件、集成電路、 印刷電路板等。
[0004] 已有理論研究表明施加電場后離子液體附面層內(nèi)透射率會發(fā)生較大變化，從學術(shù) 角度而言研究清楚附面層內(nèi)的通光行為特別是精確的測量出通電情況下液體附面層透射 率隨外加電壓的變化對電化學等基礎(chǔ)學科領(lǐng)域的發(fā)展有很大的促進作用。針對此問題紅外 顯微鏡在測試機理上無疑也是適用的，然而需解決一系列問題，并對待測樣品槽和實驗系 統(tǒng)進行重新設(shè)計，如目前用紅外/可見顯微鏡測量物質(zhì)往往是直接將待測物質(zhì)做成玻片樣 本或直接放置在載物臺上測量，這一方式對固體物質(zhì)固然可行，然而對于液體物質(zhì)，由于載 物臺上缺乏用以承裝液體的容器等相關(guān)設(shè)備，因此對于測量液體微小尺度透過率需要特殊 加工適應于微觀區(qū)域測量的樣品件。另外，由于顯微鏡載物臺通常都是敞開而非封閉的測 量過程中往往容易受到一些諸如外界雜散光的影響，若待測物質(zhì)對光存在強吸收，或存在 多頻率信號輸入情況下，則會造成測量結(jié)果發(fā)生不準。在紅外顯微鏡的實際使用過程中，若 待測液體的厚度未知，或待測液層的厚度不均勻，由此引發(fā)的顯微鏡聚焦時無法在同一位 置聚焦，導致每回測量時入射光的通光強度都不一樣，以上種種因素都會導測量誤差，造成 無法準確獲得此時待測液體的透射率。目前已經(jīng)公開發(fā)表的專利或文獻中尚未見相關(guān)討 論。
[0005] 因此，現(xiàn)有技術(shù)中需要一種能夠準確測量外電場作用下液體微小尺度透射率的技 術(shù)方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提出一種外電場作用下液體貼壁附面層透射率的測量方法，能 夠解決外加電場作用下電流變液/離子液體附面層內(nèi)的透射率測量問題。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的外電場作用下液體貼壁附面層透射率的測量方法，包括：
[0008] S1、根據(jù)電場強度以及入射光線方向上的液體厚度，確定液體的貼壁附面層區(qū)域， 并根據(jù)所述貼壁附面層區(qū)域確定入射光線在樣品槽上的入射位置；
[0009] S2、使入射光線沿著垂直于液體液面和電場的方向、從所述入射位置入射，獲取入 射光線的入射光強度以及入射光線透過空樣品槽之后的第一透射光強度，根據(jù)入射光強度 和第一透射光強度確定空樣品槽的吸光強度；
[0010] S3、使入射光線沿著垂直于液體液面和電場的方向、從所述入射位置入射，獲取入 射光線的入射光強度以及入射光線透過裝有待測液體的樣品槽之后的第二透射光強度；
[0011] S4、基于入射光強度、空樣品槽的吸光強度和第二透射光強度，確定待測液體的透 射率；
[0012] 其中，樣品槽包括:底座和兩個電極板;底座的兩側(cè)向上凸起，使得底座具有凹型 橫截面;底座的兩端分別設(shè)置一個電極板;電極板為"
"型凸臺結(jié)構(gòu)，包括:垂直于底座的 電極板主體和設(shè)置在電極板主體側(cè)邊的水平凸起;水平凸起與底座端部的凹型空腔形狀配 合;兩個電極板分別與電源的正負極連接，用于產(chǎn)生電場。
[0013] 優(yōu)選地，水平凸起在水平方向上的伸出長度1滿足如下關(guān)系：
[0016] 式中，μ為樣品槽內(nèi)液體的粘度，單位為:Pa · s;P為樣品槽內(nèi)液體的密度，單位為： g/cm3 ;L為兩個電極板之間的距離，單位為:cm;E為電場強度，單位為:v/m。
[0017] 優(yōu)選地，樣品槽還包括蓋板；電極板的水平凸起在垂直方向上的厚度與底座側(cè)邊 的凸起高度相等，水平凸起的上表面與底座側(cè)邊凸起的上表面在同一平面內(nèi)，蓋板覆蓋在 底座側(cè)邊凸起和所述水平凸起之上。
[0018]優(yōu)選地，所述蓋板的與液體接觸的一面鍍鉻、并設(shè)置有聚焦記號，用于聚焦時作為 位置調(diào)整的基準。
[0019]優(yōu)選地，蓋板的厚度不超過3mm。
[0020] 優(yōu)選地，底板和/或蓋板的材料為:CaF2或BaF2。
[0021] 優(yōu)選地，電極板為表面鍍鉑的鈦或鈮。
[0022] 優(yōu)選地，兩個電極板之間的平行度、以及蓋板與底板之間的平行度不大于0.5%; 電極板的加工粗糙度小于Ral. 6;底板和蓋板加工的光潔度為60-40,光圈3個，平行度不大 于0.5%，底板和蓋板中無氣泡、無散射顆粒。
[0023] 優(yōu)選地，水平凸起在垂直方向上的厚度不超過3mm。
[0024] 優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的測量系統(tǒng)進一步包括：
[0025] 在入射光源與樣品槽之間設(shè)置斬波器，從入射光源產(chǎn)生的光線中截取特定頻率的 波長信號作為入射光線；
[0026] 在樣品槽與測量單元之間設(shè)置兩個鎖相放大器，分別用于消除斬波器的調(diào)制頻率 和交流電頻率改變帶來的影響，并對從樣品槽出射的光信號進行放大處理。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的有益效果：
[0028] (1)樣品槽底座的兩端分別設(shè)置與電源正負極連接的電極板，能夠為樣品槽內(nèi)的 液體提高電場，進而測量外電場作用下液體折射率的變化；
[0029] (2)將底座的兩側(cè)向上凸起、將電極板設(shè)計為"
w型凸臺結(jié)構(gòu)，使得水平凸起與 底座端部的凹型空腔形狀配合，便于準確獲得樣品槽內(nèi)液體的厚度，提高測量結(jié)構(gòu)的準確 性；
[0030] (3)電極板的水平凸起在垂直方向上的厚度與底座側(cè)邊的凸起高度相等，水平凸 起的上表面與底座側(cè)邊凸起的上表面在同一平面內(nèi)，底座側(cè)邊凸起和水平凸起之上覆蓋一 個蓋板，能夠避免由于液體表面張力引起的液位不平問題；
[0031] (4)在入射光源與樣品槽之間設(shè)置斬波器，能夠截取特定頻率的波長信號作為入 射光源;在樣品槽與測量單元之間設(shè)置兩個鎖相放大器，一方面能消除斬波器的調(diào)制頻率 和交流電頻率改變帶來的影響，另一方面能夠并放大從樣品槽出射的光信號，防止因為從 樣品槽出射的光信號太弱而無法獲取或無法準確分析出液體折射率。
【附圖說明】
[0032] 通過以下參照附圖而提供的【具體實施方式】部分，本發(fā)明的特征和優(yōu)點將變得更加 容易理解，在附圖中：
[0033] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的外電場作用下液體貼壁附面層透射率的測量方法的原理圖；
[0034] 圖2a是根據(jù)本發(fā)明的樣品槽底座的主視圖，圖2b是根據(jù)本發(fā)明的樣品槽底座的俯 視圖，圖2c是根據(jù)本發(fā)明的樣品槽底座的左視圖；
[0035]圖3a是根據(jù)本發(fā)明的樣品槽電極板的主視圖，圖3b是根據(jù)本發(fā)明的樣品槽電極板 的俯視圖，圖3c是根據(jù)本發(fā)明的樣品槽電極板的左視圖；
[0036] 圖4a_4e是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例中兩個電極板的平行度與電場均勻性之間的關(guān) 系不意圖；
[0037] 圖5是發(fā)明優(yōu)選實施例的測量液體貼壁附面層透射率的流程圖。
【具體實施方式】
[0038] 下面參照附圖對本發(fā)明的示例性實施方式進行詳細描述。對示例性實施方式的描 述僅僅是出于示范目的，而絕不是對本發(fā)明及其應用或用法的限制。
[0039] 根據(jù)本發(fā)明的外電場作用下液體貼壁附面層透射率的測量方法，包括：
[0040] S1、根據(jù)電場強度以及入射光線方向上的液體厚度，確定液體的貼壁附面層區(qū)域， 并根據(jù)所述貼壁附面層區(qū)域確定入射光線在樣品槽上的入射位置；
[0041] S2、使入射光線沿著垂直于液體液面和電場的方向、從所述入射位置入射，獲取入 射光線的入射光強度以及入射光線透過空樣品槽之后的第一透射光強度，根據(jù)入射光強度 和第一透射光強度確定空樣品槽的吸光強度；
[0042] S3、使入射光線沿著垂直于液體液面和電場的方向、從所述入射位置入射，獲取入 射光線的入射光強度以及入射光線透過裝有待測液體的樣品槽之后的第二透射光強度；
[0043] S4、基于入射光強度、空樣品槽的吸光強度和第二透射光強度，確定待測液體的透 射率。
[0044] 根據(jù)本發(fā)明的測量方法采用如圖1所示的測量系統(tǒng)，包括:入射光源10、樣品槽20、 電源30以及測量單元40。本發(fā)明采用樣品槽盛放待測液體，樣品槽20包括:底座21和兩個電 極板22。其中，底座21的兩側(cè)向上凸起，使得底座21具有凹型橫截面;底座21的兩端分別設(shè) 置一個電極板22。圖2a是根據(jù)本發(fā)明的樣品槽底座的主視圖，圖2b是根據(jù)本發(fā)明的樣品槽 底座的俯視圖，圖2c是根據(jù)本發(fā)明的樣品槽底座的左視圖。底座21兩