文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
超临界流体光学池的设计与超临界流体折射率的测试
姓名:王锡兵
申请学位级别:硕士
专业:化工过程机械
指导教师:陈良才
20060508
摘要
近临界区流体的温度、压力改变时,其密度有较大幅度的改变,折射率等光学
性质也可能有较大的改变。本文主要目的是初步探索近临界区流体折射率的有关现
象和规律。其意义在于探讨能否为激光脉宽压缩、激光频率调节提供新思路。
本文根据实验需要设计了耐压 16MPa 的超临界流体光学池。建立超临界压力
的方法是,用手动试压泵把液压油压到蓄能器中,高压油压缩蓄能器中胶囊的容积,
使胶囊中流体压力升高。根据蓄能器胶囊的容积压缩极限和实验需要的压力,经过
计算,采用了二级增压方案。建立超临界温度的方法是,恒温水浴调节循环水的温
度,循环水通入光学池夹套内,经光学池池壁传热,将光学池内流体温度升到超临
界。窗口密封材料采用聚四氟乙烯,其优点是承受高压时变形小,不挡光。
迈克尔逊干涉法测量折射率是很精确的,但现有的迈克尔逊干涉仪都放不下超
临界流体光学池。搭建的大型迈克尔逊干涉装置中,影响测量准确度的因素很多。
其中,最难解决的问题是,调出等光程和要求步进电机运行轨迹与光路严格平行。
用两点投射法测量了近临界区 t=℃、27℃、30℃、32℃、35℃、40℃和 p
=5MPa、6 MPa、7 MPa、8 MPa、9 MPa、10 MPa 时二氧化碳的折射率,并观察了
各温度压力下二氧化碳的形态(如气态、液态、气液两相区、超临界区)和临界乳
光现象,记录了各状态下光斑的形状(如圆点状、彗星状、长条状、火焰状等),
实验中不同密度下临界乳光现象出现的温度压力并不相同,据此认为物质的临界点
不能仅由温度、压力决定,而应由密度、温度、压力三者决定。根据实验数据,二
氧化碳折射率极大值出现在临界点附近,远离临界点折射率变小。根据等密度折射
率实验,在相同密度下二氧化碳折射率随温度、压力的改变有很大的改变。
本实验设计的超临界流体光学池及温度压力控制方案可供同类实验参考;所测
量的近临界区二氧化碳折射率可为近临界区流体光学性质研究提供基本数据;观察
和记录的近临界区二氧化碳形态可为研究超临界流体热力学性质的学者提供有益
的帮助。

关键词:超临界流体光学池二氧化碳折射率
Abstract
The density of SCFNCP(Super Critical Fluid Near Critical Point) changes sharply
when its temperature and pressure changes, so the optical property such as the refractive
index may changes sharply too. The main objective of this thesis is searching after the
phenomena and the principles of the refractive indexes of SCFNCP primarily. The more
important significance is finding a new way press the laser pulse duration and to
adjust the laser frequency from the principles.
The optical cell of supercritical fluid is designed according to the requirement of the
experiment. pressing resistance is 16MPa. The way of establishing the pressure of
the SCF(Super Critical Fluid) is as follows: The pressure testing hand presses
hydraulic oil into the accumulator, so the cubage of the capsule in the accumulator is
getting small, the pressure of the fluid in the capsule rises. The pressurizing system with
two stage is adopted according to the calcul