一种用于晶体结构观察的模型冰冰晶切片制作方法

摘要

本发明涉及模型冰冰晶切片制作技术领域，尤其是一种用于晶体结构观察的模型冰冰晶切片制作方法。其包括取样、切冰、打磨、粘结和削薄几个步骤。本发明操作方便，能够方便快捷的得到便于精准观察的模型冰切片，方便后续模型冰切片晶体结构观察能够顺利进行；本发明对柱状结构模型冰和粒状结构模型冰都适用。

说明书

技术领域

本发明涉及模型冰冰晶切片制作技术领域，尤其是一种用于晶体结构观察的模型冰冰晶切片制作方法。

背景技术

北极地区能源储备丰富，被称为“地球最后的宝库”。随着全球气候变暖，北极冰川的融化使得对北冰洋的开发利用不再遥远。海冰作为北极最重要的气候特征，严重影响极地科研探索和开发活动。

海冰的物理结构十分复杂，其成分包括冰晶体、盐水、空气以及随温度条件而变化的各种固体盐，其生长环境的差异会导致海冰晶体结构发生很大的变化。常见的冰晶体包括：粒状冰、柱状冰、以及非连续柱状冰等。不同的结构导致其密度、盐度、动摩擦系数、弯曲强度、压缩强度等物理、力学性能千差万别。

室内模型试验是研究极地船舶和海洋平台性能最为有效的方法之一，而这一方法的关键就是模型冰的准确制备。制备过程中通过各种工艺流程调节其温度、卤水和气泡等物理量控制其物理、力学特性。因而物理结构的模拟是海冰模拟的关键。

发明内容

本申请针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种用于晶体结构观察的模型冰冰晶切片制作方法，能够方便快捷的得到便于精准观察的模型冰切片，方便后续模型冰切片晶体结构观察能够顺利进行。

本发明所采用的技术方案如下：

一种用于晶体结构观察的模型冰冰晶切片制作方法，包括如下步骤：

1.取样：在冰水池的前中后三个区域分别切割选取尺寸为3t×2t×t的冰样，其中t为模型冰厚度；

2.切冰：使用锯骨机将取样的每份冰样切割成两块1.5t×1.5t×t的冰块，一块用于切片制作，一块用于备份，以防切片制作失败；

3.打磨：先用粗砂纸将冰块任意一侧面打磨至平整状态，随后使用细砂纸对冰块的平整状态的打磨面进一步精细打磨，使冰块的打磨面粗糙度Ra为0.4～1.6，整个打磨过程中注意力道，以防用力太大把冰块磨坏；

4.粘结：首先将一块尺寸为2t×1.5t的透明玻璃片放入35～40℃热水中浸泡2～3分钟，接着取出加热的玻璃片将其一面迅速擦干，接着将打磨好的冰块的光滑面与玻璃片擦干面紧贴在一起，玻璃片热量使冰块微微融化，在周边冷空气的作用下两者迅速粘结；

5.削薄：使用锯骨机将冰块厚度方向锯掉一部分，使得透明玻璃片上保留1cm厚的冰块，随后使用刨刀均匀切削冰块，最后制成厚度为0.2～0.5mm的冰晶切片。

进一步的，步骤3的打磨过程中，粗砂纸的目数为500～800目，细砂纸的目数为1500～2500目。

进一步的，步骤4的粘结过程中，在冰块和玻璃片连接边缘处涂抹淡水，随后将其静置两到三个小时，加固冻结。

进一步的，步骤1、2、3、4和5均在-35℃～-25℃的温度环境中进行，保证冰晶切片制作过程中不发生融化变形。

本发明的有益效果如下：

本发明的制作方法操作方便，能够方便快捷的得到便于精准观察的模型冰切片，方便后续模型冰切片晶体结构观察能够顺利进行；本发明能够适用于柱状结构模型冰和粒状结构模型冰，适用范围广泛。

附图说明

图1为冰晶观察台结构图。

其中：1、灯箱；2、白炽灯；3、下偏光镜；4、冰晶切片；5、格栅架；6、立杆；7、上偏光镜。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

实施例一：一种用于晶体结构观察的模型冰冰晶切片制作方法，包括如下步骤：

1.取样：在冰水池的前中后三个区域分别切割选取尺寸为3t×2t×t的冰样，其中t为模型冰厚度。

2.切冰：使用锯骨机将取样的每份冰样切割成两块1.5t×1.5t×t的冰块，一块用于切片制作，一块用于备份，以防切片制作失败。

3.打磨：先用粗砂纸将冰块任意一侧面打磨至平整状态，随后使用细砂纸对冰块的平整状态的打磨面进一步精细打磨，使冰块的打磨面粗糙度Ra为0.4～1.6，整个打磨过程中注意力道，以防用力太大把冰块磨坏。

打磨过程中，粗砂纸的目数为500～800目，细砂纸的目数为1500～2500目。

4.粘结：首先将一块尺寸为2t×1.5t的透明玻璃片放入35～40℃热水中浸泡2～3分钟，接着取出加热的玻璃片将其一面迅速擦干，接着将打磨好的冰块的光滑面与玻璃片擦干面紧贴在一起，玻璃片热量使冰块微微融化，在周边冷空气的作用下两者迅速粘结。

粘结过程中，在冰块和玻璃片连接边缘处涂抹淡水，随后将其静置两到三个小时，加固冻结。

5.削薄：使用锯骨机将冰块厚度方向锯掉一部分，使得透明玻璃片上保留1cm厚的冰块，随后使用刨刀均匀切削冰块，最后制成厚度为0.2～0.5mm的冰晶切片。

实施例一的步骤1、2、3、4和5均在-35℃～-25℃的温度环境中进行，保证冰晶切片制作过程中不发生融化变形。

实施例二：冰晶切片制作完成后，需要在黑暗、低温环境中进行模型冰晶体结构的观察，这一过程是在晶体观察台上完成的。如图1所示，冰晶观察台包括灯箱1、白炽灯2、下偏光镜3、格栅架5、立杆6和上偏光镜7。

在进行冰晶切片的晶体结构观察时，如图1所示，利用封闭的灯箱1作为实验观测用基座，灯箱1内放置白炽灯2作为光源(光源以自然光为最佳)，灯箱1顶面开口，开口处固定设置下偏光镜3，下偏光镜3可过滤光束中的散射光线。在灯箱1一角竖直固定立杆6，立杆6上设置上偏光镜7，上偏光镜7距离下偏光镜3 20cm，上偏光镜7可绕立杆6转动，同时也可绕其中心线自转。

将制备好的冰晶切片4放置在下偏光镜3上方，冰晶切片4上方放置格栅架5，从上偏光镜7向下观察冰晶结构。上偏光镜7绕其中心线自转，直至可清晰观察切片4晶体结构的角度。格栅架5内为1cm×1cm的方格，为晶体结构的测量提供依据。随后拍照记录模型冰晶体结构。晶体结构观察需要在外部光线较弱或暗室中进行，尽可能避免外部环境光线的影响。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。