專利名稱：高溫Schlieren-微分干涉顯微鏡實時觀察記錄儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及晶體生長領域，特別是涉及一種供生長過程研究用的高溫Schlieren-微分干涉顯微鏡實時觀察記錄儀。
1)光學顯微鏡觀察晶體表面形貌是常用的一種實驗手段。微分干涉顯微鏡(DIM)有縱向高分辨率(10A)，倍受青睞。但作為以熔體為觀察對象的顯微鏡，必須克服由于液面彎曲而產生的光象差。(“ContrlbutlonstoInterferenceMicroscopy”HllgerWatls1964，P394)。
2)Schlieren方法是一種觀察透明液體運動的光學方法。國外有用這種方法觀察水溶液晶體生長時界面附近流體運動狀態(tài)的報導。但由于Schlieren法的光源與顯微鏡觀察光源互相垂直，因此，只能觀察界面附近流體運動，不能觀察界面生長狀態(tài)。(J.CrystalGrowth89(1988)177-188)。
晶體生長是熱量和質量輸運過程和界面生長過程的耦合效應，但至今仍缺乏一種能同時觀察和記錄晶體界面生長形貌和界面附近流體運動實時狀態(tài)的設備。另一方面，高科技需要的單晶材料的熔點都在1000℃以上，因此，高溫的實時觀察設備更是目前晶體生長中迫切需要解決的一個技術問題;空間晶體生長是目前晶體生長界的一個熱門課題，至今也尚未解決適合空間晶體生長過程觀察用的有關設備。
本發(fā)明的目的在于建立一套能實時觀察和記錄高溫晶體生長界面運動和其附近熔體流動(擴散和對流)的設備。既可對低溫晶體，也可對高溫晶體生長界面運動和其附近熔體流動的觀察和記錄。
以下結合附圖，說明本發(fā)明的主要技術內容

圖1是本發(fā)明實時觀察記錄儀的全貌。它由三部分組成(1)實時觀察系統(tǒng)(由Schlleren-微分干涉顯微鏡C和高溫加熱試樣臺A組成)它是本發(fā)明的核心;
(2)監(jiān)視器B和攝像機D組成攝像系統(tǒng);
(3)測溫和控溫系統(tǒng)(E和F)。
圖2是本設備光路系統(tǒng)和楔形遮光板K的示意圖。遮光板K(材料為不銹鋼)和改變液膜厚度的方法，是本發(fā)明的關鍵。
圖3是加熱臺A內線圈1示意圖。改變1的結構，即可得到不同的溫場分布。改變線圈1的粗細，并保持液膜厚度的均勻性即可得到清晰圖象。
圖4和圖5分別是晶體生長以及附近流體的擴散和對流過程的狀況。照片是從監(jiān)視器上攝下的。
本發(fā)明的效果如下本設備的設計和制備有其獨特性重量輕、適用溫度范圍寬，室溫-1500℃，能實時并同時觀察高溫熔體生長時界面生長和流體運動。
表1為本發(fā)明與現(xiàn)有技術的比較Schlieren-微分干涉顯微鏡與國外
<p>本發(fā)明由以下實施例完成實施例1，高溫Schlieren-微分干涉顯微鏡實時觀察記錄儀的設置結合附圖1，2和3進行。
1.實時觀察系統(tǒng)光路的設置在Schlieren微分干涉顯微鏡C(圖1)的目鏡L3(圖2)和長焦距物鏡L2(圖2)之間，物鏡的焦平面上插入遮交板K，樣品P座于由0.3mm鋼絲繞成的線圈I(圖3)上，線圈位于高溫加熱試樣臺A(圖1)上，光源S通過光源棱鏡L0聚焦于聚光鏡光欄D1上，隨后通過聚光鏡L1形成平行光線通過樣品P。
2.監(jiān)視器B和攝像儀D(CCD攝像儀)組成攝像系統(tǒng)。攝像儀D通過接口，替代目鏡L3裝在顯微鏡C(圖2)上。
3.測溫儀E和圖像信號儲存與溫控系統(tǒng)F分別與試樣加熱觀察系統(tǒng)和攝像系統(tǒng)相連接。
上述三部分組合即構成本發(fā)明的觀察和記錄儀全套設置。
實施例2，KNbO3(鈮酸鉀)單晶體的生長過程觀察以直徑為0.3mm的pt絲組成直徑為5mm圓圈形發(fā)熱體I(它同時也是坩堝)高溫熔體通過表面張力形成薄膜。
首先放置KNbO3薄膜晶體在發(fā)熱圈I上，逐漸升溫，待線圈溫度超過KNbO3晶體的熔點時(TmKNbO3＝1050℃)，KNbO3薄膜逐漸熔解，通過與線圈的表面張力，形成KNbO3液膜。再逐漸降溫，以剩余的晶體為籽晶，生長KNbO3單晶。由圖4和圖5可知，采用本發(fā)明已能清晰地觀察和記錄單晶體生長時界面移動和流體運動的實時狀態(tài)。
實施例3，不同溫場的控制采用0.3mmpt絲繞成直徑為3mm的螺圈形線圈發(fā)熱體，其余條件同實施例2。
權利要求
1.一種高溫Schlleren一微分干涉顯微鏡實時觀察記錄儀，包括三部分實時觀察系統(tǒng)、測溫和控溫系統(tǒng)E和T、監(jiān)視器B和攝像機D組成的攝像系統(tǒng)，其特征在于(1)實時觀察系統(tǒng)由Schlleren一微分干涉顯微鏡C和高溫加熱臺A組成；(2)在觀察光路中設置楔形遮光板K于長焦距物鏡的焦平面上；(3)在觀察光路中設置長焦距物鏡L2；(4)加熱臺A線圈結構可以改變。
2.根據(jù)權利要求1的觀察記錄儀，其特征在于所述A線圈的結構改變是直徑φ3-5mm，形狀呈圓形、螺旋形。
全文摘要
一種高溫Schlleren—微分干涉顯微鏡實時觀察記錄儀，屬于晶體生長及其設備領域，有實時觀察系統(tǒng)、測溫、控溫系統(tǒng)和監(jiān)視與攝像系統(tǒng)。特點是在光路中設置楔形遮光板于焦平面上，并設置長焦距物鏡及采用直徑為0.3—0.5毫米的pt圈，最大限度克服液膜彎曲而產生的光象差，可觀察到晶體生長時高溫熔體流動和界面生長狀態(tài)的清晰圖象，溫場分布可以調節(jié)；適用范圍寬(常溫—1500℃)。
文檔編號G02B21/32GK1082718SQ9210850
公開日1994年2月23日 申請日期1992年7月17日 優(yōu)先權日1992年7月17日
發(fā)明者金蔚青, 陳錦元, 嚴鴻萍 申請人:中國科學院上海硅酸鹽研究所