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测量薄膜厚度及其折射率的方法(课堂PPT)
就可以得到和透过光谱波峰和波谷对应的波长处的最大透过率TM 和最小透过率Tm，再根据式子便可求得n和d了，对所有的d值求 平均便可得到薄膜样品的厚度。
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三、比较几种方法的优缺点
方法
优点
缺点
椭圆偏振法 (椭偏法)
测量精度高，对样品无破坏性，特别适 合于较薄膜层光学参数的测量。
薄膜厚度及其折射率的测量 方法
黄丽琳
2010级物理学（1）班
22.04.2020
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一、引言
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近年来,非线性光学聚合物薄膜及器件的研究已成为非线
性光学材料领域的研究热点。非线性光学聚合物薄膜具有多种
优点，如快速响应、大的电光系数、高的激光损伤阈值、小的
介电常数、简单的结构、低损耗和微电子处理的兼容性等，因
采用同样的方法可测得溶剂的折射率n’so，于是聚合物薄膜的
折射率可由下式求得。
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其中，Ф1、Ф2 分别称为溶剂和溶液的体积分数，不依赖
于波长，并有Ф1 +Ф2 =1，需要首先确定，Fs、Fs’、F是
lorentz-lorenz局域场函数，分别由下式确定
首先采用波导耦合法测定薄膜在某一给定波长下的折射率n，
不但可以测量透明薄膜、弱吸收薄膜和 非透明薄膜，而且适用于双折射薄膜。
不能同时获得薄膜的厚度和折射率。另外，确定 干涉条纹的错位条纹数q比较困难，对低反射率 的薄膜所形成的干涉条对比度低，会带来测量误 差，而且薄膜要有台阶，测量过程调节复杂，容 易磨损薄膜表面等，这些都对测量带来不便。
并非直接对薄膜进行测量，而是辅以准 波导法对复合材料溶液进行测量。该方 法原理简单，操作易行，数据处理也不 复杂
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弹流油膜厚度测试技术的发展
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弹流油膜厚度测试技术的发展
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由于在弹流条件下，润滑介质流变特性的 确定性，离开弹流接触区的实际状态测量 是不可能的，也是不确切的。因此，如何 采用适当的测量手段实测流变参数，尤其 是弹流油膜厚度，将是流变弹流润滑领域 的一个重要课题。当然．在流变弹流数值 分析方面，求得适于工程应用的油膜厚度 计算公式和牵曳力计算公式，也是亟待解 决的研究课题
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可大致分为三类
不含有极限剪切强度
含有极限剪切强度，但剪应力只可趋近不 能达到极限剪切强度
含有极限剪切强度，且剪应力可以达到极 限剪切强度
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油膜厚度测试
光干涉法 电涡流法 电容法 光纤传感器
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1.流变模型的比较
要进行推力轴承油膜厚度测试的理论研究， 建立符合实际工况的流变模型是基础。弹 流接触区(推力瓦与镜板之间)的润滑油，在 很短的时间内经受着极大的压力变化温度 变化和极高的剪切率，描述润滑油时流变 特性的模型较多
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二、实验步骤 1．在浅盘中倒入约 2 cm 深的水，将爽身粉均匀撒在水面上。 2．用注射器往小量筒中滴入 1 mL 油酸酒精溶液，记下滴入的 滴数 n，算出一滴油酸酒精溶液的体积 V0。 3．将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘的液面上。
4．待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃放在浅盘上，用水彩笔(或钢 笔)画出油酸薄膜的形状。
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四、数据分析 计算方法： 1．一滴油酸溶液的平均体积
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3．本实验只要求估算分子大小，实验结果的数量级符合要求即 可。
4．爽身粉不宜撒得过厚，油酸酒精溶液的浓度以小于1 0100为宜。 5．向水面滴油酸酒精溶液时，应靠近水面，不能离水面太高， 否则油膜轮廓难以形成。
三、注意事项 1．实验前，必须把所有的实验用具擦洗干净，实验时吸取油酸、 酒精和溶液的移液管要分别专用，不能混用，否则会增大误差，影 响实验结果。 2．待测油酸面扩散后又收缩，要在稳定后再画轮廓，扩散后又 收缩有两个原因：一是水面受油酸液滴的冲击凹陷后又恢复；二是 酒精挥发后液面收缩。
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高中物理1.1实验用油膜法测量油酸分子的大小优秀课件鲁科.
D.根据油酸酒精溶液的浓度, 算出一滴溶液中纯油酸的体积 V, 填入表中 E.用浅盘装入约2 cm深的水 F.将一滴油酸酒精溶液滴在水面上, 待油酸薄膜的形状稳定 后, 将玻璃板放在浅盘上, 用彩笔将油膜的形状描画在玻璃板 上 J.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上, 数出轮廓内的方格 数(不足半个的舍去, 多余半个的算一个), 再根据方格的边长算 出油膜的面积S, 填入表中
表中.
五､实验数据
油酸的体积V/m3 油膜的面积S/m2 油酸分子直径 d/m
六、注意事项 1 1.调制酒精油酸溶液时, 油酸浓度以小于 为宜. 1000 2.浅盘内水不宜过满, 痱子粉应均匀的撒一薄层, 如 果痱子粉撒的不均匀或过厚, 油膜将成辐射状, 不易 测出油膜面积.
3.向水面滴油酸酒精溶液时,应靠近水面,如离水面太高,不
实验 用油膜法测量油酸分子的大小
实 验 过 程(学生用书P6) 一､实验目的 粗测油酸分子的直径.
二､实验原理
油酸是一种脂肪酸,它的分子一部分对水分子有很强的亲和 力,把一滴用酒精稀释过的油酸溶液滴在平静的水面上时,酒 精很快溶于水,在水面上形成一层油酸膜,油膜面积最大时,
可以近似认为是单分子油膜,若把分子看成球体,则单分子油
以上步骤中有遗漏或不完全的,请指出.
(1)_________________ (2)_________________ 上述步骤的合理顺序是_________________ .
解析:(1)E步骤中,要在水面上撒均匀的一薄层痱子粉. (2)实验中需要H.用注射器或滴管将配制好的油酸酒精溶液 一滴一滴的滴入量筒,记下量筒内增加一定体积(如1 mL)的
膜的厚度就等于分子的直径.如图所示,只要测出一滴油酸酒 精溶液中纯油酸的体积V和这滴油酸溶液在水面上形成的单 分子油膜面积S,由此求出的油膜厚度d,即可认为是油酸分子 的直径
推力轴承温度分布及油膜厚度的测量
测 试 作 业姓名：***学号：**********班级：A0702091学院：机械与动力工程学院推力轴承温度分布及油膜厚度的测量1 问题的提出及相关方法简介1.1推力轴承油膜厚度测量方法的介绍为了合理确定大型推力轴承的结构参数，实现在大比压工况下的全膜润滑，需要对推力轴承进行全面的试验研究。
推力轴承润滑油膜的特征参数测试是推力轴承试验研究的主要内容，一般地，表征推力轴承润滑性能优劣的主要参数有油膜厚度分布、油膜压力分布、油膜温度分布，与此相关的参数还有轴承损耗、润滑油流量、推力和转速等，其物理量为位移、压力、温度、流量、力和转速等。
油膜厚度是保证推力轴承可靠、稳定工作的最主要参数，也是检测难度最大的参数，而且实际工况还会影响到测量的精度和准确性。
对推力轴承油膜厚度等参数的测量，国内外都进行了大量的研究，获得了很多经验，也提出了多种检测方案和测量方法。
其中较为常见的油膜厚度检测方法包括：电阻法、电容法、电涡流法、光干涉法、光纤传感器法、磁阻法、超声波法、阻容振荡法以及冲击法等。
1） 电阻法 电阻法是最早提出的用于测量润滑油膜厚度的技术，此方法简单易行。
电阻法测量原理利用了金属导电性能与润滑油导电性能相差悬殊的特性以及油膜厚度与油膜电阻之间的关系。
当油膜将接触面完全隔开时电阻很大，而当金属接触时电阻急剧下降，它能相当有效地测定金属接触百分比，易于实现在线测量，监控推力轴承工作情况。
然而，本质上讲电阻法只能测定金属是否接触，以及接触面积的大小，而很难测定油膜的厚度，即只能给出定性的趋势，很难给出定量的数值，不能及时预防事故发生。
2） 电容法电容法是一种比较成熟的技术，是润滑油膜测试技术中积累数据最多、使用经验最为丰富的方法，是一种公认的有效检测油膜厚度的方法.其原理是通过测量两物体之间的电容值来判断油膜厚度。
如果已知润滑油的介电常数，根据油膜的电容值随油膜厚度增加而降低的变化关系，可相当准确地计算出油膜厚度。
涂层厚度测量共40页PPT
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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涂层厚度测量
11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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光干涉法 电涡流法 电容法 光纤传感器
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1.流变模型的比较 1.流变模型的比较
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ要进行推力轴承油膜厚度测试的理论研究， 建立符合实际工况的流变模型是基础。弹 流接触区(推力瓦与镜板之间) 流接触区(推力瓦与镜板之间)的润滑油，在 很短的时间内经受着极大的压力变化温度 变化和极高的剪切率，描述润滑油时流变 特性的模型较多
弹流油膜厚度测试技术的发展
弹流油膜厚度测试技术的发展
弹流油膜厚度测试技术的发展
由于在弹流条件下，润滑介质流变特性的 确定性，离开弹流接触区的实际状态测量 是不可能的，也是不确切的。因此，如何 采用适当的测量手段实测流变参数，尤其 是弹流油膜厚度，将是流变弹流润滑领域 的一个重要课题。当然．在流变弹流数值 分析方面，求得适于工程应用的油膜厚度 计算公式和牵曳力计算公式，也是亟待解 决的研究课题
可大致分为三类 不含有极限剪切强度 含有极限剪切强度，但剪应力只可趋近不 能达到极限剪切强度 含有极限剪切强度，且剪应力可以达到极 限剪切强度
流变弹流润滑的数值分析
Gecim和Winer首次使用非牛顿流体的Gecim— Gecim和Winer首次使用非牛顿流体的Gecim— Winer流变模型进行了弹流计算。但是Gecim和 Winer流变模型进行了弹流计算。但是Gecim和Wirier 是基于Gtubin假设，而不是对Reynolds方程、流变方程 是基于Gtubin假设，而不是对Reynolds方程、流变方程 和油膜厚度方程进行完全数值解，并假设流体在零压 下的极限剪切强度为零。Jacobson和Hamrock首次 下的极限剪切强度为零。Jacobson和Hamrock首次 用具有极限剪切强度的Smith流变模型，得出了线接 用具有极限剪切强度的Smith流变模型，得出了线接 触等温流变弹流润滑的完全数值解，由于解法上的问 题，他们所计算的滑滚比极小。Wang和hang利用 题，他们所计算的滑滚比极小。Wang和hang利用 Bait和Wilaer模型，求解了线接触流变热弹流问题。 Bait和Wilaer模型，求解了线接触流变热弹流问题。 但在求解过程中沿膜厚方向采用了平均温度的概念，
光干涉法 电涡流法 电容法 光纤传感器
油膜厚度测试
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1.流变模型的比较 1.流变模型的比较
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ要进行推力轴承油膜厚度测试的理论研究， 建立符合实际工况的流变模型是基础。弹 流接触区(推力瓦与镜板之间) 流接触区(推力瓦与镜板之间)的润滑油，在 很短的时间内经受着极大的压力变化温度 变化和极高的剪切率，描述润滑油时流变 特性的模型较多
弹流油膜厚度测试技术的发展
弹流油膜厚度测试技术的发展
弹流油膜厚度测试技术的发展
由于在弹流条件下，润滑介质流变特性的 确定性，离开弹流接触区的实际状态测量 是不可能的，也是不确切的。因此，如何 采用适当的测量手段实测流变参数，尤其 是弹流油膜厚度，将是流变弹流润滑领域 的一个重要课题。当然．在流变弹流数值 分析方面，求得适于工程应用的油膜厚度 计算公式和牵曳力计算公式，也是亟待解 决的研究课题
可大致分为三类 不含有极限剪切强度 含有极限剪切强度，但剪应力只可趋近不 能达到极限剪切强度 含有极限剪切强度，且剪应力可以达到极 限剪切强度
流变弹流润滑的数值分析
Gecim和Winer首次使用非牛顿流体的Gecim— Gecim和Winer首次使用非牛顿流体的Gecim— Winer流变模型进行了弹流计算。但是Gecim和 Winer流变模型进行了弹流计算。但是Gecim和Wirier 是基于Gtubin假设，而不是对Reynolds方程、流变方程 是基于Gtubin假设，而不是对Reynolds方程、流变方程 和油膜厚度方程进行完全数值解，并假设流体在零压 下的极限剪切强度为零。Jacobson和Hamrock首次 下的极限剪切强度为零。Jacobson和Hamrock首次 用具有极限剪切强度的Smith流变模型，得出了线接 用具有极限剪切强度的Smith流变模型，得出了线接 触等温流变弹流润滑的完全数值解，由于解法上的问 题，他们所计算的滑滚比极小。Wang和hang利用 题，他们所计算的滑滚比极小。Wang和hang利用 Bait和Wilaer模型，求解了线接触流变热弹流问题。 Bait和Wilaer模型，求解了线接触流变热弹流问题。 但在求解过程中沿膜厚方向采用了平均温度的概念，
油膜法测分子大小_PPT课件
用单分子油膜估测分子的大小
• 问题讨论：痱子粉用途：
油酸在水面上扩后，会将水面上的痱子粉 推开，形成清晰地边缘，如果不用痱子粉， 油酸扩散的边缘看不清，因为油酸是透明 的。
误差分析 1．纯油酸体积的计算误差． 2．油膜面积的测量误差主要是： (1)油膜形状的画线误差； (2)数格子法本身是一种估算的方法，自然会带来 误差．
用单分子油膜估测分子的大小
用单分子油膜估测分子的大小
• 实验原理：
将油滴到水面上，油会在水面上散 开，几乎形成单分子油膜。如果把分子 看成是球形的，那么单分子油膜的厚度 就可以被认为等于分子的直径，如图所 示：
用单分子油膜估测分子的大小
• 实验原理：
因此，只要先测出油滴的体积，再测出油 膜的面积，就可以估算出油分子的直径。
用单分子油膜估测分子的大小
• 实验目的：估测油酸分子的直径。 • 实验器材：油酸、酒精、滴管、痱子粉、
量筒、刻度尺、蒸发皿。
用单分子油膜估测分子的大小
• 实验过程：
1、把已知浓度的油酸酒精溶液滴入量筒，记 下滴数，测量并计算出每滴溶液中油酸的 体积。
2、在蒸发皿内盛放一定量的水，再把痱子粉 均匀地洒在水面上，滴入一滴油酸酒精溶 液，待其散开。
用单分子油膜估测分子的大小
3、用透明方格纸（把方格复印在透明薄膜 上），测量油膜的面积，如下图所示：
4、用d=V/S，就可估算出油酸分子的大小。
用单分子油膜估测分子的大小
• 数据记录：
1、油酸酒精溶液的浓度_______。 2、滴数_______。 3、量筒体积_______。 4、每滴溶液中油酸的体积V=_______。 5、油膜面积S=_______。
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可大致分为三类
• 不含有极限剪切强度
• 含有极限剪切强度，但剪应力只可趋近不能达到 极限剪切强度
• 含有极限剪切强度，且剪应力可以达到极限剪切 强度
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• 由于在弹流条件下，润滑介质流变特性的确定性， 离开弹流接触区的实际状态测量是不可能的，也 是不确切的。因此，如何采用适当的测量手段实 测流变参数，尤其是弹流油膜厚度，将是流变弹 流润滑领域的一个重要课题。当然．在流变弹流 数值分析方面，求得适于工程应用的油膜厚度计 算公式和牵曳力计算公式，也是亟待解决的研究 课题
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1.流变模型的比较
• 要进行推力轴承油膜厚度测试的理论研究，建立 符合实际工况的流变模型是基础。弹流接触区(推 力瓦与镜板之间)的润滑油，在很短的时间内经受 着极大的压力变化温度变化和极高的剪切率，描 述润滑油时流变特性的模型较多
Gecim和Winer首次使用非牛顿流体的Gecim— Winer流变模型进行了弹流计算。但是Gecim和Wirier 是基于Gtubin假设，而不是对Reynolds方程、流变方程 和油膜厚度方程进行完全数值解，并假设流体在零压 下的极限剪切强度为零。Jacobson和Hamrock首次 用具有极限剪切强度的Smith流变模型，得出了线接 触等温流变弹流润滑的完全数值解，由于解法上的问 题，他们所计算的滑滚比极小。Wang和hang利用 Bait和Wilaer模型，求解了线接触流变热弹流问题。 但在求解过程中沿膜厚方向采用了平均温度的概念，