專利名稱：磁性液體磁致光透射變化率測量儀的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于材料科學凝聚態(tài)物理實驗設備領域，具體涉及在磁場作用下，磁性液體的透射光強變化測定裝置。
背景技術：
磁性液體是一種智能型材料。在外加磁場的作用下，會發(fā)生物理特性響應的場致效應。這種場致效應之一是當一束光照射到磁性液體時，其透射光會因外磁場的作用發(fā)生變化。磁性液體透射光的場致效應可用作磁控光開關。這種透射光的變化用加磁場后的透射光強I與未加磁場的透射光強I0之比來表示T＝I/I0T被稱作磁性液體的磁致光透射變化率.當外加磁場強度一定時，透射光會經過較長時間(可達到分鐘量級)的馳豫變化才能達到穩(wěn)定的光強。因此相應的測量儀器需要較高的靈敏度，并且非常穩(wěn)定才能使測量結果準確、可靠。影響測量的主要因素有環(huán)境變化，如室溫的變化、背景光干擾、大地磁場干擾等。以及由電源波動、光發(fā)射介質的發(fā)光性能波動引起的入射光強度的不穩(wěn)定性干擾等。排除這些干擾對于準確測量磁致光透射變化率有著十分重要的意義。

發(fā)明內容
本實用新型的目的在于針對在磁場作用下，磁性液體的透射光強變化精確測定的需要，提供一種可測定其微小物理變化并可排除因外界干擾所引起的測量誤差的精密測量系統(tǒng)。采用差動測量的原理，設計構成磁性液體磁光效應測量儀，用于測量磁性液體的磁光效應。
本實用新型的技術方案如下磁性液體磁致光透射變化率測量儀，主要由光源、起偏器、分光鏡、檢偏器、光電探頭、電磁鐵、磁場電流控制器、差動放大器及計算機控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)構成。其位置關系如下起偏器P位于光源L的光路前方，分光鏡C位于起偏器P的前方，分光鏡C將光束分為兩束，一束為參考光束另一束為檢測光束，檢偏器A2位于參考光束的前方，在檢偏器A2的前方放置對比樣品S2，對比樣品S2的前方放置光電探頭D2，檢偏器A1位于檢測光束的前方，在檢偏器A1的前方放置電磁鐵M，光束沿軸向通過電磁鐵的中心孔，在電磁鐵兩個磁極的中心位置放置檢測樣品S1，在電磁鐵M的前方放置光電探頭D1。光電探頭D1、D2的輸出通過差動放大器H連接計算機控制和處理系統(tǒng)PC。電磁鐵M通過磁場電流控制器E連接計算機控制和處理系統(tǒng)PC。
本測試儀的工作原理是兩束光強相等的偏振光，分別通過檢測樣品和對比樣品。其透射的光強信號分別由各自的光電探頭轉換為電信號I1、I0輸入到差動放大器，其輸出信號正比于ΔIΔI＝I1-I0因輸出信號只有變化量ΔI，當ΔI非常微弱時可使用高增益差動放大器準確放大測量。在外界出現(xiàn)干擾f(i)如電源波動、溫度波動、光線干擾、磁場干擾及光源不穩(wěn)定時既有ΔI＝(I1+f(i))-(I0+f(i))
＝I1-I0兩路信號將同步波動，干擾得到抑制。
保證了測量結果磁性液體的磁致光透射變化率TT＝I/I0＝1+ΔI/I0的精確測量。
本實用新型的優(yōu)點是測量精確抗干擾能力強、可靠性好，靈敏度高，能準確反映被測對象的細微物理變化。其關鍵部件的都是利用現(xiàn)有的成熟技術，可以滿足磁性液體物理性能的測量。


圖1是本測量儀的結構示意圖圖2是本測量儀的原理示意圖。
具體實施方式
圖1中L.光源，現(xiàn)用鹵素燈，或波長650nm的半導體激光器(LD650A)也可使用其他形式的光源。
P.起偏器。
C.50％分光鏡。
A1和A2.檢偏器。
M.電磁鐵。
S1.檢測樣品。
S2.對比樣品。
D1和D2.光電探頭。
H.差動放大器。
E.磁場電流控制器。
PC.計算機控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。
參見圖1，本測試儀的構造和工作方式如下光源L發(fā)出一束直徑約1mm的光束，經過起偏器P后變成一束偏振光，由50％分光鏡C平均分成強度相等的兩路偏振光，一路為檢測光路，另一路為對比光路。兩路偏振光的前面都有一個檢偏器，調整檢偏器的角度可以調整所通過光的強度。電磁鐵M的磁鐵中心孔與檢測光路同軸，檢測光穿過磁場的中心位置，在電磁鐵M的另一端放置一個光電探頭D1，探頭D1的接受面與光路垂直，被測樣品S1放置在磁場的中心位置。對比光路的末端放置一個光電探頭D2，光電探頭D2的接受面與光路垂直，在檢偏器A2與光電探頭D2之間放置對比樣品S2。被測樣品與對比樣品的制作工藝一致、結構尺寸一致、物理性能一致，可以互換。在測量光路沒有加磁場時透過樣片的光信號強度是一致的，因此在差動放大器H的輸出信號為零。調整檢偏器A1和A2可以起到對光信號的調零。電磁鐵M通過磁場電流控制器E加上給定強度的磁場，引起被測樣品S1的物理變化，透過被測樣品S1的光信號隨之改變，在差動放大器H的輸出端就有一個隨磁場強度及時間變化，而產生的光信號。此信號送入計算機控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)PC，自動完成測量、顯示、分析、處理過程，給出精確的測量結果。
權利要求1.磁性液體磁致光透射變化率測量儀，其特征在于它由光源L、起偏器P、分光鏡C、檢偏器A1和A2、電磁鐵M、檢測樣品S1、對比樣品S2、光電探頭D1和D2、差動放大器H、磁場電流控制器E、計算機控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)PC構成；起偏器P位于光源L發(fā)射光束的前方，起偏器P的前方設置分光鏡C，將光源L發(fā)射光束分成光強兩束的偏振光，檢偏器A2位于其中一束偏振光的前方，對比樣品S2位于檢偏器A2的前方，光電探頭D2位于對比樣品S2的前方，檢偏器A1位于另中一束偏振光的前方，電磁鐵M位于檢偏器A1的前方，檢測樣品S1位于電磁鐵M磁場的中間位置，光電探頭D1位于電磁鐵M的前方，光電探頭D1和D2的輸出與差動放大器H的輸入端連接，差動放大器H的輸出端與計算機控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)PC連接，計算機控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)PC的輸出端與磁場電流控制器E的輸入端連接，磁場電流控制器E的輸出端與電磁鐵E連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的磁性液體磁致光透射變化率測量儀，其特征在于光源L采用白熾光，或He-Ne激光器，或半導體激光器。
3.根據(jù)權利要求1所述的磁性液體磁致光透射變化率測量儀，其特征在于采用50％分光鏡C將光源分為測量光束和對比光束。
4.根據(jù)權利要求1所述的磁性液體磁致光透射變化率測量儀，其特征在于采用D1和D2兩個光電探頭，分別對測量光強和對比光強進行探測，并由差動放大器H對其輸出信號進行差動放大。
5.根據(jù)權利要求1所述的磁性液體磁致光透射變化率測量儀，其特征在于采用磁場電流控制器E對電磁鐵的磁場強度進行精確控制。
專利摘要本實用新型是一種磁性液體磁致光透射變化率測量儀，主要由光源、起偏器、分光鏡、檢偏器、光電探頭、電磁鐵、磁場電流控制器、差動放大器及計算機控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)構成，由兩束光強相等的偏振光，分別通過檢測樣品和對比樣品，其透射的光強信號分別由各自的光電探頭轉換為電信號輸入到差動放大器，采用差動測量的原理，實現(xiàn)對磁性液體的透射光強變化精確測定。其優(yōu)點是測量精確、抗干擾能力強、可靠性好，靈敏度高，能準確反映被測對象的細微物理變化，其關鍵部件的都是利用現(xiàn)有的成熟技術，可以滿足磁性液體物理性能的測量。
文檔編號G01N21/59GK2653499SQ20032011458
公開日2004年11月3日 申請日期2003年11月10日 優(yōu)先權日2003年11月10日
發(fā)明者劉曉東, 林躍強, 李建 申請人:西南師范大學