CN102809661B - 一种用于超高真空测试的送样装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于超高真空测试的送样装置，涉及真空测试技术，包括真空罐、样品座、样品固定销钉、送样杆、样品连接杆、连接螺钉、样品连接头、插板阀；真空罐主体轴向一端为观察窗，径向有垂直腔、水平腔，水平腔中部有插板阀；插板阀左侧为超高真空区，右侧为低真空区，两真空区有抽气装置；待测样品由样品固定销钉固定在样品座上表面，连接螺钉将左侧的样品连接杆与样品连接头可分开的固接，样品座与样品连接头固接，位于真空腔内；样品连接杆、样品连接头、样品座、送样杆成一字水平设置，共轴线。本发明的用于超高真空测试的送样装置，结构简单，易于制造，送样可靠，可应用于各种真空测试与分析设备。

Description

一种用于超高真空测试的送样装置

技术领域

本发明涉及真空测试技术领域，是一种用于超高真空测试的送样装置。

背景技术

送样装置广泛应用于真空测试与分析等设备。为了获得实用、简便的超高真空用送样装置，不少研究单位的科技人员进行了相关研究。传统的超高真空送样装置结构复杂，制造起来相对困难，而且由于样品座上没有观察孔和送样杆插头观察口，造成样品接头连接杆与样品座连接的过程及状态无法实时观察，连接的可靠性不易保证。

此外，传统的超高真空测试送样装置在每次测试时均需要将样品从真空室取出进行测量，这就使得样品在一个测试循环内每进行一次测试就需要暴露大气一次，不仅测试效率低下，而且会使外界环境对测试结果产生影响。

发明内容

本发明的目的是公开一种用于超高真空测试的送样装置，该送样装置在超高真空环境下能够实现快速送样、工件之间的快速连接，不仅提高了连接效率和连接可靠性，避免了盲孔(即不开观察孔的情况)结构下，左右两端机构连接费时、连接不可靠的情况，而且实现了被测试样品轴向任意角度的旋转，旋转的角度数值可由刻度盘读出。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种用于超高真空测试的送样装置，包括真空罐、样品座、样品固定销钉、送样杆；其还包括样品连接杆、连接螺钉、样品连接头、插板阀；

真空罐主体轴向一端为观察窗，径向有两个柱状凸起腔，一垂直向上，另一水平侧向延伸；垂直腔顶端中心密封穿设有测试探头，测试探头向下；水平腔外端有密封盘密封，水平腔中部有插板阀；插板阀左侧的真空罐主体、垂直腔、水平腔的左半部为超高真空区，插板阀右侧水平腔的右半部为低真空区，超高真空区和低真空区均有抽气装置；

与水平腔密封盘中心通孔水平相对的真空罐主体侧壁上设有通孔，密封盘中心通孔内密封连接送样杆，真空罐主体侧壁通孔内密封连接样品连接杆，送样杆内端连接样品座右侧，样品连接杆内端连接样品连接头左侧；样品座与样品连接头相对侧面固接；送样杆、样品座、样品连接头、样品连接杆呈水平连接，共轴线；

样品座上表面设有样品放置孔，样品放置孔两侧不对称的各正交设置一贯通的螺孔，两螺孔位于样品座两侧面，每一螺孔内有一样品固定销钉，待测样品置于样品放置孔内，以两样品固定销钉可拆卸地固接于样品座。

所述的超高真空测试的送样装置，其所述块状样品座左端前侧面设有贯通的凹槽，凹槽使样品座呈“匚”状，观察孔内底壁至样品座右端水平设有贯通的类矩形插头孔，类矩形插头孔右端面侧向有一凹槽，为类矩形插头观察口；

块状样品连接头水平设有贯通孔，贯通孔右端孔内有连接螺钉，连接螺钉钉帽直径大于贯通孔内径；样品连接头右侧面与“匚”状样品座的两脚固接，与“匚”状样品座左端凹槽围成一通孔，为观察孔，连接螺钉位于观察孔左侧面，类矩形插头孔位于观察孔右侧面；样品连接头的贯通孔与类矩形插头孔正对设置；

观察孔、类矩形插头孔、类矩形插头观察口、样品连接头贯通孔与样品放置孔分别相互垂直设置，观察孔、类矩形插头观察口分别与类矩形插头孔、样品连接头贯通孔相互垂直设置；

送样杆中段直径与密封盘中心通孔直径相适配，两者可活动地密封连接；送样杆外端段外端有送样调整手轮，内端段内端为类矩形插头，类矩形插头的外周圆与类矩形插头孔内周圆相适配，内端的凸起与连接螺钉钉帽的旋槽相适配；送样杆穿过密封盘中心通孔，其类矩形插头位于样品座的类矩形插头孔内，与样品座右侧连接；

样品连接杆的直径与真空罐主体侧壁上通孔直径相适配，两者可活动的密封连接，其内端端面轴向设有螺孔，螺孔与连接螺钉相适配，内端外周圆与样品连接头水平贯通孔内周圆相适配，样品连接杆外端有样品角度旋转轮，样品角度旋转轮侧周圆上有刻度盘；样品连接杆穿过侧壁上通孔，其内端位于样品连接头水平贯通孔内，以连接螺钉固接于样品连接头左侧。

所述的超高真空测试的送样装置，其所述密封盘，包括低真空连接法兰、导杆连接法兰、密封盖，密封盖中心有通孔，低真空连接法兰、导杆连接法兰、密封盖由左至右顺序叠置、相互密封固接；

低真空连接法兰与水平腔外端密封固接，密封盖中心孔与送样杆中段可活动地密封连接。

所述的超高真空测试的送样装置，其所述样品座上的样品放置孔、类矩形插头孔、观察孔、矩形插头观察口、样品连接头左端面的水平贯通孔，为圆孔、方孔或异形孔。

所述的超高真空测试的送样装置，其所述“匚”状样品座的两脚与样品连接头右侧面固接，为焊接或粘接。

所述的超高真空测试的送样装置，其所述样品座、样品连接头、类矩形插头的材料，为金属材料，或非金属材料。

所述的超高真空测试的送样装置，其所述金属材料，为不锈钢、无氧铜、可伐、蒙乃尔、钼其中之一；非金属材料，为陶瓷或聚四氟乙烯。

所述的超高真空测试的送样装置，其工作流程是：

A)在插板阀关闭，超高真空区为设定真空状态下，打开密封盘，将样品固定在样品座的样品放置孔内；

B)关闭密封盘，将低真空区抽真空到设定真空状态；

C)开启插板阀，以送样杆将样品座沿水平腔轴线水平推进超高真空区，并由观察窗校准，使样品连接头的水平贯通孔与样品连接杆对接，将样品连接杆内端插入水平贯通孔；

D)由观察窗、观察孔校准，使送样杆的类矩形插头插入连接螺钉钉帽旋槽，并抵紧，将连接螺钉与样品连接杆内端面的螺孔相扣；

E)旋转样品连接杆的样品角度旋转轮，使连接螺钉旋入螺孔内，并固紧；

F)然后，将送样杆的类矩形插头由样品座的类矩形插头孔中完全退出，悬置；

G)旋转样品连接杆的样品角度旋转轮，调整样品角度，使测试探头正对样品，进行测试；

H)测试结束后，由观察窗、类矩形插头观察口校准，将送样杆的类矩形插头插入类矩形插头孔，再由观察孔校准，将类矩形插头插入连接螺钉钉帽旋槽，并抵紧；

I)旋转样品连接杆的样品角度旋转轮，使连接螺钉与样品连接杆内端面的螺孔分离；

J)用送样杆将分离的样品座沿水平腔轴线水平退回低真空区后，将插板阀关闭；

K)打开密封盘，将样品从样品座的样品放置孔内取出；

L)下一样品的测试重复以上步骤。

本发明的一种用于超高真空测试的送样装置结构简单，通过样品座上的观察孔和类矩形插头观察口可以方便、可靠地进行连接，样品在一个完整的测试循环内避免了多次暴露大气，不仅提高了测试效率，而且排除了样品由于多次暴露大气对测试结果产生影响。其制造方法简单、成本低。

附图说明

图1是本发明一种用于超高真空测试的送样装置外观示意图；

图2是本发明一种用于超高真空测试的送样装置原理示意图；

图3是本发明送样装置中的样品、样品座、样品连接头、固定销钉、连接螺钉装配示意图。

标号说明：

样品角度旋转轮1、刻度盘2、样品接头连接杆3、真空罐4、测试探头5、插板阀6、低真空连接法兰盘7、送样导杆连接法兰盘8、送样密封盖9、送样调整手轮10、送样杆11、样品座12、样品固定销钉13、样品连接头连接螺钉14、样品连接头15、样品16。

类矩形插头111、类矩形插头孔121、观察孔122、类矩形插头观察口123、样品放置孔124、样品连接头右端通孔151、样品连接头左端水平贯通孔152。

玻璃观察窗41、超高真空抽气装置42、低真空抽气装置43。

超高真空区A、低真空区B。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种用于超高真空测试的送样装置作进一步详细描述。

图1所示的为一种用于超高真空测试的送样装置的外观示意图。

一种用于超高真空测试的送样装置，包括样品角度旋转轮1、刻度盘2、样品接头连接杆3、真空罐4、测试探头5、插板阀6、低真空连接法兰盘7、送样导杆连接法兰盘8、送样密封盖9、送样调整手轮10、送样杆11、样品座12、样品固定销钉13、样品连接头连接螺钉14、样品连接头15、样品16。所述的样品16放置在样品座12的样品放置孔124内，通过样品座12两侧非对称布置的销钉13实现样品16放置高度的调节。送样杆11前端类矩形插头111穿过样品座12内的类矩形插头孔121，顶在连接螺钉14钉帽上的旋槽内，通过旋转送样杆11，借助于观察孔122，使样品座12及样品连接头15的组合体与样品接头连接杆3连接在一起，退回送样杆11，旋转样品角度旋转轮1，便可使样品座12及固定在其上的样品16实现轴向任意角度的旋转。

样品16在本次测试循环完毕需要更换下一个样品16时，通过送样杆11前端类矩形插头顶在连接螺钉14钉帽上的旋槽内，旋转送样杆11，松开连接螺钉14，再旋转送样杆11，使类矩形插头与样品座12上的类矩形插头孔121正交，此时取回样品座12至低真空区时，关闭插板阀6，使得高真空区真空度保持。打开低真空区端部的密封盘，更换样品16，进行下一轮循环测试。

制造样品座12、样品连接头15及类矩形插头111的材料，可以选择金属材料，也可以选择非金属材料。根据选定材料的类型，选择相匹配的加工方法。选择金属材料时，常见的有不锈钢、无氧铜、可伐、蒙乃尔、钼等金属材料，比如选择不锈钢材料时，首先采用机加工或特种加工的方式加工好样品座12与样品连接头15，接着将连接螺钉14的头部放置在样品连接头15右端的通孔151中，然后将样品座12、样品连接头15放置在特有的卡具上进行固定，采用焊接的方法将样品座12与样品连接头15连接成一体，最后将连接体的表面打磨光滑。

选择非金属材料时，常见的有陶瓷、聚四氟乙烯等，比如选择陶瓷材料时，首先需要将样品座12与样品连接头15各自的连接面进行金属化，金属化后电镀镍，电镀镍后放入氢气炉中在900～1000摄氏度高温下烧氢，烧氢后将连接螺钉14头部放置在样品连接头15右端的通孔151中，接着将样品座12、样品连接头15放置在特有的卡具上进行固定，在样品座12与样品连接头15的封接面之间放入银铜焊料片或者在封接面上缠绕银铜焊料丝，然后一同放入氢气炉中在790～800摄氏度高温下进行钎焊。

样品座12上的样品放置孔、样品座12的类矩形插头孔121、观察孔122、类矩形插头观察口123、样品连接头15左端面的水平贯通孔152，可以为圆孔、方孔或异形孔。

图2所示的是沿着超高真空测试送样装置轴线半剖开的结构示意图，A区和B区所示的为真空系统的超高真空区和低真空区，用插板阀6隔开，目的是在完成样品16初次测试退回送样杆11关闭插板阀6后，保持超高真空区的真空度，以便下次测试时，只对低真空区抽真空。低真空区达到设定的真空度后，打开插板阀6，再送入样品16。这样就缩短了测试时间，提高了测试效率。

图3所示的为样品16固定在样品座12上，样品16的高度可由样品座12两侧非对称布置的样品固定销钉13来调节，样品16沉入样品座12的样品放置孔后不能干涉送样杆11端部的类矩形插头111自由地进入或退回样品座12上的类矩形插头孔121。低真空区的真空度达到设定要求后，打开插板阀6，样品16由送样杆11经由低真空区进入超高真空区准备与样品连接头15装配。透过图1中超高真空测试设备前面大法兰盘上的有机玻璃观察窗41，以及样品座12上两侧开的观察孔122，向高真空区轴线方向推进送样杆11，使送样杆11的类矩形插头111顶紧连接螺钉14，然后旋转样品角度旋转轮1，使得样品连接杆3与连接螺钉14旋紧，将样品连接杆3与样品连接头15固接。样品座12上的类矩形插头观察口123，其作用在于：可以方便地观察出类矩形插头111是否对正样品座12上的类矩形插头孔121。退回送样杆11，通过旋转样品角度旋转轮1的角度就可以实现样品16轴向任意角度的调整了，样品16转过的角度可由刻度盘2上读出。

Claims (8)

1.一种用于超高真空测试的送样装置，包括真空罐、样品座、送样杆；样品连接杆、样品连接头和插板阀；

真空罐主体轴向一端为观察窗，径向有两个柱状凸起腔，一垂直向上，另一水平侧向延伸；水平腔中部有插板阀；插板阀左侧的真空罐主体、垂直腔、水平腔的左半部为超高真空区，插板阀右侧水平腔的右半部为低真空区，超高真空区和低真空区均有抽气装置，与水平腔密封盘中心通孔水平相对的真空罐主体侧壁上设有通孔；

其特征在于：该送样装置还包括样品固定销钉、连接螺钉；

隔离高真空区和低真空区的阀门为门阀；垂直腔顶端中心密封穿设有测试探头，测试探头向下；水平腔外端有密封盘密封；真空罐主体侧壁上的通孔与水平腔密封盘中心通孔水平相对，送样杆密封连接在密封盘中心通孔内；

样品座上表面设有样品放置孔，样品放置孔两侧不对称的各正交设置一贯通的螺孔，两螺孔位于样品座两侧面，每一螺孔内有一样品固定销钉，待测样品置于样品放置孔内，以两样品固定销钉可拆卸的固接于样品座；

真空罐主体侧壁通孔内密封连接样品连接杆，送样杆内端连接样品座右侧，样品连接杆内端连接样品连接头左侧；样品座与样品连接头相对侧面固接；送样杆、样品座、样品连接头、样品连接杆呈水平连接，共轴线。

2.如权利要求1所述的超高真空测试的送样装置，其特征在于，所述样品座左端前侧面设有贯通的凹槽，凹槽使样品座呈“匚”状，观察孔内底壁至样品座右端水平设有贯通的类矩形插头孔，类矩形插头孔右端面侧向有一凹槽，为类矩形插头观察口；

样品连接头水平设有贯通孔，贯通孔右端孔内有连接螺钉，连接螺钉钉帽直径大于贯通孔内径；样品连接头右侧面与“匚”状样品座的两脚固接，与“匚”状样品座左端凹槽围成一通孔，为观察孔，连接螺钉位于观察孔左侧面，类矩形插头孔位于观察孔右侧面；样品连接头的贯通孔与类矩形插头孔正对设置；

观察孔、类矩形插头孔、类矩形插头观察口、样品连接头的贯通孔与样品放置孔分别相互垂直设置，观察孔、类矩形插头观察口分别与类矩形插头孔、样品连接头的贯通孔相互垂直设置；

送样杆中段直径与密封盘中心通孔直径相适配，两者可活动地密封连接；送样杆外端段外端有送样调整手轮，内端段内端为类矩形插头，类矩形插头的外周圆与类矩形插头孔内周圆相适配，内端的凸起与连接螺钉钉帽的旋槽相适配；送样杆穿过密封盘中心通孔，其类矩形插头位于样品座的类矩形插头孔内，与样品座右侧连接；

样品连接杆的直径与真空罐主体侧壁上通孔直径相适配，两者可活动地密封连接，其内端端面轴向设有螺孔，螺孔与连接螺钉相适配，内端外周圆与样品连接头的贯通孔内周圆相适配，样品连接杆外端有样品角度旋转轮，样品角度旋转轮侧周圆上有刻度盘；样品连接杆穿过真空罐主体侧壁上通孔，其内端位于样品连接头的贯通孔内，以连接螺钉固接于样品连接头左侧。

3.如权利要求1所述的超高真空测试的送样装置，其特征在于，所述密封盘，包括低真空连接法兰、导杆连接法兰、密封盖，密封盖中心有通孔，低真空连接法兰、导杆连接法兰、密封盖由左至右顺序叠置、相互密封固接；

低真空连接法兰与水平腔外端密封固接，密封盖中心孔与送样杆中段可活动地密封连接。

4.如权利要求1或2所述的超高真空测试的送样装置，其特征在于，所述样品座上的样品放置孔、类矩形插头孔、观察孔、类矩形插头观察口、样品连接头左端面的贯通孔，为圆孔、方孔或异形孔。

5.如权利要求2所述的超高真空测试的送样装置，其特征在于，所述“匚”状样品座的两脚与样品连接头右侧面固接，为焊接或粘接。

6.如权利要求1或2所述的超高真空测试的送样装置，其特征在于，所述样品座、样品连接头、类矩形插头的材料，为金属材料，或非金属材料。

7.如权利要求6所述的超高真空测试的送样装置，其特征在于，所述金属材料，为不锈钢、无氧铜、可伐、蒙乃尔、钼其中之一；非金属材料，为陶瓷或聚四氟乙烯。

8.如权利要求1或2所述的超高真空测试的送样装置，其特征在于，工作流程是：

A)在插板阀关闭，超高真空区为设定真空状态下，打开密封盘，将样品固定在样品座的样品放置孔内；

B)关闭密封盘，将低真空区抽真空到设定真空状态；

C)开启插板阀，以送样杆将样品座沿水平腔轴线水平推进超高真空区，并由观察窗校准，使样品连接头的贯通孔与样品连接杆对接，将样品连接杆内端插入样品连接头的贯通孔；

D)由观察窗、观察孔校准，使送样杆的类矩形插头插入连接螺钉钉帽旋槽，并抵紧，将连接螺钉与样品连接杆内端面的螺孔相扣；

E)旋转样品连接杆的样品角度旋转轮，使连接螺钉旋入螺孔内，并固紧；

F)然后，将送样杆的类矩形插头由样品座的类矩形插头孔中完全退出，悬置；

G)旋转样品连接杆的样品角度旋转轮，调整样品角度，使测试探头正对样品，进行测试；

H)测试结束后，由观察窗、类矩形插头观察口校准，将送样杆的类矩形插头插入类矩形插头孔，再由观察孔校准，将类矩形插头插入连接螺钉钉帽旋槽，并抵紧；

I)旋转样品连接杆的样品角度旋转轮，使连接螺钉与样品连接杆内端面的螺孔分离；

J)用送样杆将分离的样品座沿水平腔轴线水平退回低真空区后，将插板阀关闭；

K)打开密封盘，将样品从样品座的样品放置孔内取出；

L)下一样品的测试重复以上步骤。

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