專利名稱：羥基化學(xué)鍵取向紅外光譜測角儀及其測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種羥基化學(xué)鍵取向紅外光譜測角儀及其測量方法。
背景技術(shù)：
解決粘土礦物羥基取向問題，為許多學(xué)者所關(guān)注，羥基(H0-化學(xué)鍵)在 天然礦物或人工礦物中，在礦物晶體結(jié)構(gòu)中具有很重要的意義，它的數(shù)量， 占位和方向能夠反映晶體結(jié)構(gòu)微觀特性，尤其是化學(xué)鍵的方向特性可提供晶 體結(jié)構(gòu)的微觀信息。原來測試方法(中子衍射法)測試?yán)昧u基對紅外的敏 感性，根據(jù)吸收強(qiáng)度與入射光電矢量和振動(dòng)電偶極矩的關(guān)系以及片狀粘土礦 物定向羥基的分布特征，建立羥基相對于(001)面取向的電矩圓錐模型進(jìn)行 計(jì)算得出結(jié)論；目前巿場缺乏一種測定方法既簡單又經(jīng)濟(jì)，具有較廣泛的應(yīng) 用范圍的羥基化學(xué)鍵取向紅外光譜測角儀。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠直觀得到與復(fù) 雜的量子化學(xué)計(jì)算結(jié)果相近的數(shù)據(jù)，并且體積小，結(jié)構(gòu)簡單的羥基化學(xué)鍵取 向紅外光譜測角儀。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題釆取的技術(shù)方案是 一種羥基化學(xué)鍵取向紅外 光譜測角儀，其特征在于包括空心的基體，所述基體上端設(shè)置有水平的有角 度讀數(shù)的刻度盤，所述基體后端設(shè)置有用于紅外光穿過的透光狹縫，所述透 光狹縫兩端設(shè)置有調(diào)整板，所述調(diào)整板上設(shè)置有用于調(diào)節(jié)所述透光狹縫大小 的微調(diào)螺栓，所述基體前端設(shè)置有載樣器，所述載樣器上設(shè)置有用于透過紅 外光并且與所述透光狹縫平齊的觀察窗口，所述刻度盤上設(shè)置有指針，所述 基體下端設(shè)置有用于調(diào)節(jié)所述載樣器旋轉(zhuǎn)角度的調(diào)節(jié)鈕，所述載樣器上 設(shè) 置有用于所述載樣器旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸，所述載樣器通過所述轉(zhuǎn)軸連接所述指針，所述載樣器通過所述轉(zhuǎn)軸連接所述調(diào)節(jié)鈕。
所述載樣器上設(shè)置有用于安裝樣片的樣片插槽。 所述基體后端設(shè)置有用于插入調(diào)整板的上下滑槽。 所述觀察窗口紅外光進(jìn)口大于紅外光出口 。
利用羥基化學(xué)鍵取向紅外光譜測角儀進(jìn)行羥基化學(xué)鍵取向測量的方法，
包括以下步驟
1) 選取用沉降法制成的粘土礦物類載樣片，然后將粘土礦物類載樣片
置于紅外光譜測角儀的載樣器的觀察窗口上；
2) 將紅外光譜測角儀夾持在紅外光譜儀的樣品架上，用紅外光譜測角 儀的微調(diào)螺栓調(diào)整透光狹縫寬度d的大小，使透光狹縫寬度0<d < 5mm;
3) 利用紅外光譜測角儀的調(diào)節(jié)鈕調(diào)整載樣器，使粘土礦物類載樣片以 順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)；
4) 由紅外光譜儀記錄粘土礦物類載樣片在不同角度時(shí)粘土礦物類羥 基部分吸收的紅外光強(qiáng)度變化曲線。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、 以直觀的一定角度轉(zhuǎn)動(dòng)的載樣器所指示的角度得到了復(fù)雜的量子 化學(xué)計(jì)算過程相近的數(shù)據(jù)。
2、 產(chǎn)品體積小，結(jié)構(gòu)簡單，能安裝在一般的紅外光譜儀的樣品架上。 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為本發(fā)明紅外光譜測角儀的背面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明紅外光譜測角儀的正面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明紅外光譜測角儀的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明紅外光譜測角儀上端刻度盤的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明載樣器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為圖5的A-A剖面放大圖。附圖標(biāo)記說明
l一透光狹縫;
2—刻度盤; 5—基體；
3—指針;
4一載樣器;
8—轉(zhuǎn)軸；
il一滑槽；
9—調(diào)整板; 12—調(diào)節(jié)鈕
7—觀察窗口；
IO—微調(diào)螺栓;
13—樣片插槽;
具體實(shí)施例方式
如圖1-圖6所示的一種羥基化學(xué)鍵取向紅外光譜測角儀，包括空心長 方體形的基體5，基體5上端設(shè)置有水平的有角度讀數(shù)的刻度盤2，基體5后 端設(shè)置有用于紅外光穿過的透光狹縫l,透光狹縫l兩端設(shè)置有調(diào)整板9，調(diào) 整板9上設(shè)置有用于調(diào)節(jié)透光狹縫1大小的微調(diào)螺栓10,基體5前端設(shè)置有 載樣器4，載樣器4上設(shè)置有用于透過紅外光并且與透光狹縫1平齊的觀察 窗口 7，刻度盤2上設(shè)置有指針3，基體5下端設(shè)置有用于調(diào)節(jié)載樣器4旋轉(zhuǎn) 角度的調(diào)節(jié)鈕12,載樣器4上下設(shè)置有用于載樣器4旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸8，指針3 和載樣器4之間通過轉(zhuǎn)軸8連接，載樣器4和調(diào)節(jié)鈕12之間通過轉(zhuǎn)軸8連接。 載樣器4上設(shè)置有用于安裝樣片的樣片插槽13,基體5后端設(shè)置有上下滑槽 11，用于插入調(diào)整板9。
觀察窗口 7紅外光進(jìn)口大于紅外光出口，有利于紅外光穿過該通孔。 利用羥基化學(xué)鍵取向紅外光譜測角儀進(jìn)行羥基化學(xué)鍵取向測量的方法， 包括以下步驟
1) 選取高嶺石樣品(樣品選自陜西藍(lán)田高嶺石)利用沉降法涂于載樣 片上，理想狀態(tài)是所有片狀粘土礦物的(001)面都平行于載樣片面，而且要
均勻連續(xù)分布，應(yīng)避免雜亂搭接分布，然后將載樣片置于羥基化學(xué)鍵取向紅 外光譜測角儀的載樣器4的觀察窗口 7上；
2) 將羥基化學(xué)鍵取向紅外光譜測角儀夾持在紅外光譜儀的樣品架上； 用微調(diào)螺栓10調(diào)整透光狹縫1，控制好紅外光的入射光量，調(diào)整透光狹縫1 寬度d的大小，使0〈d《5隱；同時(shí)，釆用通常的方法對實(shí)測結(jié)果進(jìn)行各種校正，如隨機(jī)誤差、系統(tǒng)誤差和背景等。
3) 利用調(diào)節(jié)鈕12調(diào)整載樣器4使樣品按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)；來測定紅外光通過載樣片的化學(xué)鍵時(shí)的被羥基部分吸收情況，由于調(diào)節(jié)鈕調(diào)整載樣器使樣品按特定的方向以一定的角度(0-90")轉(zhuǎn)動(dòng)，(001)面就會(huì)有垂直于入射光和平行于入射光，羥基部分吸收情況的現(xiàn)象是當(dāng)兩者平行時(shí)吸收強(qiáng)度最大，相互垂直時(shí)最小，也就是說隨著(001)面與入射光夾角的變化，羥基部分吸收情況的強(qiáng)度也是在變化的，這是本儀器開發(fā)的基本理論依據(jù)。
4) 由紅外光譜儀記錄載樣片在不同角度時(shí)高嶺石樣品羥基部分吸收的紅外光強(qiáng)度變化曲線，將其與標(biāo)準(zhǔn)特征曲線進(jìn)行對比，可求出每個(gè)吸收峰所對應(yīng)的羥基電矩與(001)面的夾角。
本方法還可以對粘土礦物類的蒙脫石，伊利石，海泡石等進(jìn)行測量。本發(fā)明測量方法既簡單又經(jīng)濟(jì)，能夠直觀得到與復(fù)雜的量子化學(xué)計(jì)算結(jié)果相近的數(shù)據(jù)。此方法的測量計(jì)算相當(dāng)簡單，與中子衍射法相比能節(jié)約大量的人力和物力；本發(fā)明儀器適合做為高等院校、科研院所的實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)配置儀器，而且技術(shù)難度小，其實(shí)驗(yàn)人員在實(shí)驗(yàn)過程中便于操控；該儀器不但對粘土類礦的羥基取向的研究有用，而且可以擴(kuò)展對其他礦物和材料精細(xì)結(jié)構(gòu)研究提供有用的信息。本發(fā)明儀器體積小，結(jié)構(gòu)簡單，能安裝在一般的紅外光譜儀的樣品架上。該儀器構(gòu)思巧妙，制造成本相對低廉，容易被使用單位
權(quán)利要求
1、一種羥基化學(xué)鍵取向紅外光譜測角儀，其特征在于包括空心的基體，所述基體上端設(shè)置有水平的有角度讀數(shù)的刻度盤，所述基體后端設(shè)置有用于紅外光穿過的透光狹縫，所述透光狹縫兩端設(shè)置有調(diào)整板，所述調(diào)整板上設(shè)置有用于調(diào)節(jié)所述透光狹縫大小的微調(diào)螺栓，所述基體前端設(shè)置有載樣器，所述載樣器上設(shè)置有用于透過紅外光并且與所述透光狹縫平齊的觀察窗口，所述刻度盤上設(shè)置有指針，所述基體下端設(shè)置有用于調(diào)節(jié)所述載樣器旋轉(zhuǎn)角度的調(diào)節(jié)鈕，所述載樣器上下設(shè)置有用于所述載樣器旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸，所述載樣器通過所述轉(zhuǎn)軸連接所述指針，所述載樣器通過所述轉(zhuǎn)軸連接所述調(diào)節(jié)鈕。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的羥基化學(xué)鍵取向紅外光譜測角儀，其特征在 于所述載樣器上設(shè)置有用于安裝樣片的樣片插槽。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的羥基化學(xué)鍵取向紅外光譜測角儀，其特 征在于所述基體后端設(shè)置有用于插入調(diào)整板的上下滑槽。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的羥基化學(xué)鍵取向紅外光譜測角儀，其特 征在于所述觀察窗口的紅外光進(jìn)口大于紅外光出口 。
5、 利用如權(quán)利要求1所述的羥基化學(xué)鍵取向紅外光譜測角儀進(jìn)行羥 基化學(xué)鍵取向測量的方法，其特征在于包括以下步驟[1)選取用沉降法制成的粘土礦物類載樣片，然后將粘土礦物類載樣片 置于紅外光譜測角儀的載樣器的觀察窗口上；[2 ) 將紅外光譜測角儀夾持在紅外光譜儀的樣品架上，用紅外光譜測角 儀的微調(diào)螺栓調(diào)整透光狹縫寬度d的大小，使透光狹縫寬度(Kd《5mm;[3) 利用紅外光譜測角儀的調(diào)節(jié)鈕調(diào)整載樣器，使粘土礦物類載樣片以 順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)；[4) 由紅外光譜儀記錄粘土礦物類載樣片在不同角度時(shí)粘土礦物類羥 基部分吸收的紅外光強(qiáng)度變化曲線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種羥基化學(xué)鍵取向紅外光譜測角儀及其測量方法，該儀器包括基體，基體上端設(shè)置有刻度盤，基體后端設(shè)置有透光狹縫，透光狹縫兩端設(shè)置有調(diào)整板，調(diào)整板上設(shè)置有微調(diào)螺栓，基體前端設(shè)置有載樣器，載樣器上設(shè)置有觀察窗口，刻度盤上設(shè)置有指針，基體下端設(shè)置有調(diào)節(jié)鈕，載樣器上下設(shè)置有轉(zhuǎn)軸，載樣器通過所述轉(zhuǎn)軸連接所述指針和調(diào)節(jié)鈕。利用該儀器進(jìn)行測量的方法為選取載樣薄片置于測角儀的載樣器中；將測角儀夾持在紅外光譜儀的樣品架上；用微調(diào)螺栓調(diào)整透光狹縫大??；調(diào)節(jié)鈕調(diào)整載樣器順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；由紅外光譜儀記錄其羥基部分吸收的強(qiáng)度變化曲線。本發(fā)明能夠直觀得到與復(fù)雜的量子化學(xué)計(jì)算結(jié)果相近的數(shù)據(jù)，并且體積小，結(jié)構(gòu)簡單。
文檔編號G01N21/31GK101644669SQ20091002373
公開日2010年2月10日 申請日期2009年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月28日
發(fā)明者吳永新, 楊正華 申請人:長安大學(xué)