[发明专利]一种快速测量随溶液浓度变化的液相扩散系数的平台及方法

摘要

本发明涉及一种快速测量随浓度(C)变化的液相扩散系数D(C)的平台及方法。该平台核心元件为液芯柱透镜，其液芯区为扩散池；选择透镜参数以减小球差并提高液体浓度的检测灵敏度；单色准直光束经此液芯柱透镜后在其焦面上形成动态扩散图像。该方法包括由t0时刻的扩散图像获得沿扩散方向的实验浓度分布函数Ce(xj，t0)；以无限稀条件下的扩散系数D0为边界条件求解扩散方程；D(C)展开为D(C)＝D0×(1+α1×C+α2×C2+α3×C3+…)，预设待定系数(α1，α2，α3...)后得到与Ce(xj，t0)同时刻的计算浓度分布函数Cn(xj，t0)；比较Ce(xj，t0)与Cn(xj，t0)，以二者标准偏差最小值对应的系数[(α1)best，(α2)best，(α3)best]确定D(C)值；以D(C)及光线追迹方法计算任意时刻(ti≠t0)的浓度分布Cn(xj，ti)并仿真扩散图像，比较实验及仿真图像以验证D(C)关系。

主权项

1.一种快速测量随溶液浓度变化的液相扩散系数的平台，该平台为光学及光电元器件组成，包括：作为工作光源的低功率半导体激光器(1)；位于所述工作光源之后由显微物镜、针孔滤波器以及大口径的球面透镜组成准直扩束装置(2)，对单色激光束实现准直扩束；位于所述准直扩束装置之后可调宽度的矩形狭缝作为准直光束的限宽元件(3)；位于所述限宽元件之后作为成像元件和液相扩散池的液芯柱透镜(4)；以及位于所述液芯柱透镜之后基于CMOS或CCD芯片的成像系统(5)。