CN103174930B - 一种自带减震功能的超高真空低温杜瓦 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自带减震功能的超高真空低温杜瓦，包括：液氮杜瓦、液氦杜瓦和外筒，液氮杜瓦套设安装在外筒内，液氦杜瓦通过一减震机构套设安装在液氮杜瓦内。本发明采用减震机构连接液氦杜瓦和液氮杜瓦，能够起到很好的减震作用，从而提高了系统的稳定性。此外，本发明减震机构采用波纹管和橡皮垫隔离的设置方式来连接液氮杜瓦和液氦杜瓦，这样，外界以及液氮杜瓦蒸发冒泡的噪声不会传递到液氦杜瓦，以及液氦杜瓦连接的扫描隧道显微镜上。因此，本发明能最大限度适用于制作超高真空低温扫描隧道显微镜，以及其他对低震动要求很高的仪器设备。
Description
技术领域
本发明涉及一种超高真空低温杜瓦，尤其涉及一种自带减震功能的超高真空低温杜瓦。
背景技术
许多前沿基础科学研究都会涉及到超高真空技术和低温技术。超高真空技术使人们能够获得原子级清洁的表面，使得对材料的物性的原位分析成为可能。低温技术使人们能够揭示出在低温下材料的种种奇异物性。
而超高真空低温杜瓦是人们同时获得超高真空和低温的实验环境的关键技术，其广泛应用于高真空中低温输运测量、光谱测量、表面能谱测量以及低温扫描隧道显微镜等分析仪器中。
低温制冷设备主要采用液氦来实现达到4K温度的冷却功能。根据冷却的方式不同，可以分为两类冷却设备：一类采用连续流制冷，在工作中将液氦流连续通过冷却管道来实现冷却功能；另一类是静态杜瓦，即将液氦储存在杜瓦中，来维持杜瓦接触面的低温。连续流冷却方式体积小，结构简单，但液体流动会产生噪声。所以对于一些对低噪声要求苛刻的分析设备，例如高真空低温扫描隧道显微镜，一般采用静态液氦杜瓦来实现。
目前，用于低温扫描隧道显微镜的高真空低温杜瓦，在国际上有德国的Cryovac、英国的牛津仪器、Cryogenic等公司生产，各产品的性能指标不尽相同。虽然都可以用于低温扫描隧道显微镜中，但其效果仍有提升空间。一个主要特点是，这些杜瓦产品自身并不具备减震降噪功能。这样，用其制作的扫描隧道显微镜就要面临两类噪声的影响，一是来自环境的震动噪声，二是外层杜瓦中的液氮蒸发冒泡产生的噪声。为消除这些噪声就要采用其他很多困难的手段。另外，实现高性能的扫描隧道显微镜的一个重要方面是系统的高刚性。刚性越强，则系统越稳定，性能越好。现有产品很少考虑刚性问题，例如Cryovac公司的杜瓦，其核心杜瓦只有一个支管支撑，容易摇晃，造成低频噪声。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种自带减震功能的超高真空低温杜瓦，能够实现高性能低温扫描隧道显微镜的制作。
本发明的一种自带减震功能的超高真空低温杜瓦包括：液氮杜瓦、液氦杜瓦和外筒，液氮杜瓦套设安装在外筒内，液氦杜瓦通过一减震机构套设安装在液氮杜瓦内。
优选地，所述外筒包括筒形的真空腔体，真空腔体的一端具有第一法兰，另一端具有与分析系统相连第二法兰。
优选地，所述液氮杜瓦包括一个环形的液氮容器，所述液氮容器通过周向均布的3根第一支管安装在第三法兰上，所述第三法兰与所述第二法兰相固定连接。
优选地，所述减震机构包括波纹管，在波纹管的两端分别安装有第四法兰和第五法兰，所述第四法兰和第五法兰通过支撑腿固定在一起，支撑腿上具有橡胶垫隔离，所述第五法兰与所述第三法兰相固定。
优选地，所述液氦杜瓦包括圆柱形的容器，该容器通过周向均布的3根第二支管安装在第六法兰上，所述第六法兰与所述第四法兰相固定。
优选地，所述橡胶垫隔离也可以采用微型气垫隔离。
本发明采用减震机构连接液氦杜瓦和液氮杜瓦，能够起到很好的减震作用，从而提高了系统的稳定性。此外，本发明减震机构采用采用波纹管和橡皮垫隔离的设置方式来连接液氮杜瓦和液氦杜瓦，这样，外界以及液氮杜瓦蒸发冒泡的噪声不会传递到液氦杜瓦，以及液氦杜瓦连接的扫描隧道显微镜上。因此，本发明能最大限度适用于制作超高真空低温扫描隧道显微镜，以及其他对低震动要求很高的仪器设备。
附图说明
图1为本发明分解结构示意图；
图2为本发明剖面结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括：液氮杜瓦1、液氦杜瓦2和外筒3，液氮杜瓦1套设安装在外筒3内，液氦杜瓦2通过一减震机构4套设安装在液氮杜瓦1内。
上述结构具体如下：
如图1、2所示，外筒3包括筒形的真空腔体31，真空腔体31的一端具有第一法兰32，另一端具有与分析系统相连第二法兰33。
液氮杜瓦1包括一个环形的液氮容器11，液氮容器11通过周向均布的3根第一支管12安装在第三法兰13上，第三法兰13与第二法兰33相固定。
如图1、2所示，减震机构4包括波纹管41，在波纹管41的两端分别安装有第四法兰42和第五法兰43，第四法兰42和第五法兰43通过3根周向均布的支撑腿44固定在一起，支撑腿44上具有橡胶垫隔离45，用于起到弹性缓冲支撑的作用。第五法兰43与第三法兰13相固定。橡胶垫隔离45也可以采用微型气垫隔离。
液氦杜瓦2包括圆柱形的容器21，该容器21通过周向均布的3根第二支管22安装在第六法兰23上，第六法兰23与第四法兰42相固定。
本发明采用减震机构4连接液氦杜瓦3和液氮杜瓦1，减震机构4采用采用波纹管41和橡皮垫隔离45的设置方式，起到了很好的减震效果。这样，外界以及液氮杜瓦1蒸发冒泡的噪声不会传递到液氦杜瓦3，以及液氦杜瓦3连接的扫描隧道显微镜上，从而提高了系统的稳定性。
另外，利用本发明的杜瓦，制作的高真空低温扫描隧道显微镜经测试表明，液氮杜瓦1的液氮蒸发冒泡的噪声被完全隔离。同时，扫描隧道显微镜的本底综合噪声(机械噪声+电子学噪声)达到100fm(飞米)的水平，远远超过普通扫描隧道显微镜的100pm(皮米)的水平。
此外，低温杜瓦最重要的技术指标是其保持时间，即将杜瓦充满液氦，到液氦全部蒸发完能够保持的时间。而这个时间是和许多因素有关的，最主要的是整体的构造是否能够有效隔绝内外的热传递。本发明采用三根第二支管22，实现高刚性的同时，仍能保证优异的保持时间，经过实际实验检测，内层充满液氦后，保持时间可达到60小时以上。
因此，本发明能最大限度适用于制作超高真空低温扫描隧道显微镜，以及其他对低震动要求很高的仪器设备。
Claims (2)
1.一种自带减震功能的超高真空低温杜瓦，其特征在于，包括：液氮杜瓦、液氦杜瓦和外筒，液氮杜瓦套设安装在外筒内，液氦杜瓦通过一减震机构套设安装在液氮杜瓦内；所述减震机构包括波纹管，在波纹管的两端分别安装有第四法兰和第五法兰，所述第四法兰和第五法兰通过支撑腿固定在一起，支撑腿上具有橡胶垫隔离，所述第五法兰与所述第三法兰相固定；所述外筒包括筒形的真空腔体，真空腔体的一端具有第一法兰，另一端具有与分析系统相连第二法兰；所述液氮杜瓦包括一个环形的液氮容器，所述液氮容器通过周向均布的3根第一支管安装在第三法兰上，所述第三法兰与所述第二法兰相固定连接；所述液氦杜瓦包括圆柱形的容器，该容器通过周向均布的3根第二支管安装在第六法兰上，所述第六法兰与所述第四法兰相固定。
2.如权利要求1所述的杜瓦，其特征在于，所述橡胶垫隔离也可以采用微型气垫隔离。
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