[发明专利]矿物表面气泡成核及气泡生长过程的观测装置和方法

权利要求书

1.一种矿物表面气泡成核及气泡生长过程的观测装置，其特征在于：用于观测微纳米级别的界面蒸汽气泡和空气气泡，观测装置包括工作台、真空泵、压力控制组件、容器和摄像组件，所述真空泵、压力控制组件和容器均置于所述工作台，所述容器的内部形成有一腔体，所述容器由透明材质制成，所述真空泵用于对所述容器的腔体抽真空，所述压力控制组件用于将抽真空后的所述腔体内的压强保持在预设范围内，所述摄像组件的摄像端正对所述腔体的内部；所述压力控制组件包括压力阀门、信号转换器、压力传感器、压力表和泄压阀，所述真空泵的抽气端依次与所述压力阀门、所述压力传感器、所述压力表、所述泄压阀和所述腔体连通，所述信号转换器的输入端与所述压力传感器电连接、输出端与所述压力阀门电连接；抽真空后的所述腔体内的预设压强的范围为0.1kPa～101kPa，该压强为绝对压强；所述工作台为隔振平台，所述容器的材质为亚克力玻璃，所述容器的腔体内壁涂抹有亲水改性剂；所述压力阀门的控压范围为-0.1Mpa～0.6Mpa，精度范围为0.1％～1％，接收信号为4-20mA；所述压力传感器的感压范围为-0.1Mpa～0.6Mpa，精度范围为0.1％～0.6％；所述泄压阀的控压范围为-0.2Mpa～0.2Mpa；

其中，观测方法包括以下步骤：

S1.将矿物放入腔体内，向所述腔体内缓慢加入去离子水直至去离子水完全淹没所述矿物，确保所述矿物的表面不产生气泡；

S2.将所述腔体抽真空至预定压强，使得腔体内的压强骤降；

S3.采用摄像组件对所述腔体进行拍摄，观测气泡于矿物表面与去离子水的固液界面自发成核及生长过程；即，从容器内的压强骤降开始，蒸汽气泡或空气气泡在固液界面自发地成核并不断长大，记录蒸汽气泡或空气气泡的自发成核及生长过程。

2.根据权利要求1所述的矿物表面气泡成核及气泡生长过程的观测装置，其特征在于：所述压力阀门的底端设置安装有第一卡套，所述压力传感器的底端设置安装有第二卡套，所述压力表的底端设置安装有第三卡套，所述泄压阀的底端设置安装有第四卡套，所述第一卡套的出气端连通所述真空泵的抽气端，所述第一卡套的进气端连通所述第二卡套的出气端，所述第二卡套的进气端连通所述第三卡套的出气端，所述第三卡套的进气端连通所述第四卡套的出气端，所述第四卡套的进气端连通所述容器。

3.根据权利要求2所述的矿物表面气泡成核及气泡生长过程的观测装置，其特征在于：所述第一卡套为不锈钢直通式卡套，所述第二卡套、第三卡套和第四卡套均为塑料制三通式卡套。

4.根据权利要求1所述的矿物表面气泡成核及气泡生长过程的观测装置，其特征在于：所述矿物表面气泡成核及气泡生长过程的观测装置还包括光源供给组件，所述光源供给组件包括第一支杆、第一支撑架和光源，所述第一支杆的一端与所述第一支撑架固定连接，所述光源架设安装于所述第一支杆的另一端，所述光源正对所述容器的腔体。

5.根据权利要求1所述的矿物表面气泡成核及气泡生长过程的观测装置，其特征在于：所述摄像组件包括第二支杆、第二支撑架和高速摄像仪，所述第二支杆的一端与所述第二支撑架固定连接，所述高速摄像仪架设安装于所述第二支杆的另一端，所述高速摄像仪正对所述容器的腔体。