CN103794970B - 一种真空条件下大口径晶体高精度温度控制装置 - Google Patents

Abstract

一种真空条件下大口径晶体高精度温度控制装置，涉及一种晶体温度控制装置。针对现有加热装置无法实现大口径晶体精确温度控制并能保持晶体表面温度梯度控制在0.2℃以内问题。铜环外侧固定加热器，两个铜套套装在铜环内，内固定端盖一与铜环连接，两个铜套通过两个内固定端盖一顶紧将晶体夹紧固定在两个铜套之间，加热器外套装保护外壳，保护外壳与内固定端盖二连接，保护外壳通过固定支架与真空壳体固定连接，真空壳体与外固定端盖二连接，外固定端盖一的阶梯型窗孔通过融石英片密封，测温热电偶固定在铜环上，测温热电偶与测温热电偶的显示仪表相连，显示仪表输出温度给温控仪，温控仪与加热器相连。本发明用于大口径晶体高精度温度控制。

Description

一种真空条件下大口径晶体高精度温度控制装置

技术领域

本发明涉及一种晶体温度控制装置。

背景技术

倍频转换技术是获得高能量激光的重要方法，主要通过晶体如KDP、DKDP、ADP等的倍频效应来得到高频率、高能量的激光，由于晶体具有较高的温度敏感度，在较小的温度变化下就能大幅度降低晶体的倍频转换效率，因此对晶体需要进行高精度的温度控制。在许多领域，大光束高频率激光的需求越来越迫切，同时，90°非临界相位匹配技术因为其具有较大的有效非线性光学系数、较小的相位匹配角灵敏度、没有光学走离和利用率高等优势而得到越来越多的应用，因此对大口径晶体的温度控制精度提出了越来越高的要求。

而采用现有的加热装置无法实现大口径晶体精确温度控制，且无法保持晶体表面温度梯度控制在0.2℃以内。

发明内容

本发明的目的是提供一种真空条件下大口径晶体高精度温度控制装置，为解决现有的加热装置无法实现大口径晶体精确温度控制并能保持晶体表面温度梯度控制在0.2℃以内的问题。

本发明解决上述问题采取以下技术方案：

一种真空条件下大口径晶体高精度温度控制装置，它包括加热器；所述真空条件下大口径晶体高精度温度控制装置还包括真空壳体、铜环、保护外壳、固定支架、温度控制系统、两个铜套、两个密封圈一、两个密封圈二、两个内固定端盖一、两个内固定端盖二、两个外固定端盖一、两个外固定端盖二及两个融石英片；所述温度控制系统包括测温热电偶和温控仪；

所述铜环的外圆周面固定有加热器，两个铜套轴向相对设置并套装在铜环内，两个铜套均与铜环径向可拆卸连接，两个铜套之间竖直设置一晶体，两个铜套的两个外端各设置有一个内固定端盖一，每个内固定端盖一与铜环的相邻端连接，两个铜套通过两个内固定端盖一顶紧将晶体夹紧固定在两个铜套之间，加热器的外侧套装一个保护外壳，保护外壳的两端各与一个内固定端盖二连接，保护外壳的底部通过固定支架支撑固定，固定支架与真空壳体内壁的底部固定连接，真空壳体的每一端与一个外固定端盖二连接，真空壳体的每一端与外固定端盖二之间通过一个密封圈二密封，真空壳体侧壁的上部设有真空接口，两个内固定端盖一和两个内固定端盖二均设有中心通孔，两个中心通孔与两个铜套同轴设置，两个外固定端盖二的内侧面的中部各设置有一个外固定端盖一，外固定端盖一与外固定端盖二连接，外固定端盖一的中部设有阶梯型窗孔，每个外固定端盖一的阶梯型窗孔通过一融石英片密封，外固定端盖二的中部设有窥视窗孔，融石英片与外固定端盖二之间通过密封圈一密封；测温热电偶穿过真空壳体、保护外壳及加热器固定在铜环的外侧壁上，测温热电偶的显示仪表安装在温控仪上，测温热电偶通过导线与测温热电偶的显示仪表相连，所述显示仪表输出的温度数据给温控仪，温控仪通过导线与加热器相连。

本发明与现有技术相比较的有益效果是：

1、本发明通过安装测温热电偶测试铜环的温度值作为反馈信号控制加热器的闭合，维持晶体的热源温度，能够得到精准的铜环温度值。本发明还具有结构简单、简单易操作，控制精度高，控制精度△T≤0.2℃和制造成本低的优点。

2、本发明通过温控仪控制加热器的开闭来控制铜环的温度，从而来加热晶体；此外由于设置了真空密闭的壳体，在真空密闭的空间内加热晶体，会在晶体周围形成一个稳定的温度区域从而保证晶体具有较低的温度梯度，晶体温度梯度控制在0.2℃以内，因此，具有较高的温度控制精度。本发明的装置不仅能对大口径晶体加热，同时还能维持较高的表面均匀性。

附图说明

图1是本发明的整体结构主视示意图，图2是铜套4的主视剖视图，图3是铜环5的主视剖视图，图4是图1的A处局部放大图。

附图标记说明：真空壳体1、内固定端盖一2、内固定端盖二3、铜套4、铜环5、键6、真空接口7、晶体8、保护外壳11、密封圈二14、外固定端盖二15、外固定端盖一16、密封圈一17、融石英片18、固定支架19、测温热电偶20、加热器22、键槽23、通槽24、螺纹孔25、窥视窗孔26、温控仪28、显示仪表30。

具体实施方式

下面结合具体附图说明本发明的具体实施方式。

具体实施方式一：结合图1～图4说明，本实施方式的一种真空条件下大口径晶体高精度温度控制装置，它包括加热器22；所述真空条件下大口径晶体高精度温度控制装置还包括真空壳体1、铜环5、保护外壳11、固定支架19、温度控制系统、两个铜套4、两个密封圈一17、两个密封圈二14、两个内固定端盖一2、两个内固定端盖二3、两个外固定端盖一16、两个外固定端盖二15及两个融石英片18；所述温度控制系统包括测温热电偶20和温控仪28；

所述铜环5的外圆周面固定有加热器22，用来加热铜环5，两个铜套4轴向相对设置并套装在铜环5内，两个铜套4均与铜环5径向可拆卸连接，两个铜套4之间竖直设置一晶体8，两个铜套4的两个外端各设置有一个内固定端盖一2，每个内固定端盖一2与铜环5的相邻端连接(通过螺钉连接)，两个铜套4通过两个内固定端盖一2顶紧将晶体8夹紧固定在两个铜套4之间，加热器22的外侧套装一个保护外壳11，保护外壳11的两端各与一个内固定端盖二3连接(通过螺钉连接)，保护外壳11的底部通过固定支架19支撑固定，固定支架19与真空壳体1内壁的底部固定连接，真空壳体1的每一端与一个外固定端盖二15连接，真空壳体1的每一端与外固定端盖二15之间通过一个密封圈二14密封，真空壳体1侧壁的上部设有真空接口7，两个内固定端盖一2和两个内固定端盖二3均设有中心通孔，两个中心通孔与两个铜套4同轴设置，两个外固定端盖二15的内侧面的中部各设置有一个外固定端盖一16，外固定端盖一16与外固定端盖二15连接(通过螺钉连接)，外固定端盖一16的中部设有阶梯型窗孔，每个外固定端盖一16的阶梯型窗孔通过一融石英片18密封，外固定端盖二15的中部设有窥视窗孔26，融石英片18与外固定端盖二15之间通过密封圈一17密封；测温热电偶20穿过真空壳体1、保护外壳11及加热器22固定在铜环5的外侧壁上，测温热电偶20的显示仪表30安装在温控仪28上，测温热电偶20通过导线与测温热电偶20的显示仪表30相连，测温热电偶20用于检测铜环5的温度，所述显示仪表30输出的温度数据给温控仪28，温控仪28通过导线与加热器22相连(通过控制系统来实现加热器22的电路的闭合)；所述晶体8的光轴、两个融石英片18及两个铜套4的中心线重合。所述晶体2为大口径晶体，直径Φ为80mm。

本实施方式中的测温热电偶20测试精度为±0.1℃；所选的温控仪28可以以0.1℃/step进行升高或降低热源的控制温度。测温热电偶20的温度信号输出给温控仪28，温控仪28控制加热器22供电回路通或断。

具体实施方式二：结合图1和图4说明，本实施方式所述两个铜套4的外侧壁各开设有一个键槽23，两个键槽23设置在同一直线上，铜环5的内壁上沿长度方向开设有通槽24，通槽24与两个键槽23相对应，每个相对应的键槽23和通槽24内装有一个键6，两个铜套4各通过一个键6与铜环5径向可拆卸连接，且两个铜套4的外侧壁与铜环5的内侧壁之间紧密接触。连接稳定，方便，同时还便于安装。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图3说明，本实施方式所述铜环5的外侧壁上开设有螺纹孔25，测温热电偶20与铜环5的螺纹孔25连接。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图1说明，本实施方式所述加热器22为电阻丝加热器。本实施方式中未公开的技术特征与具体实施方式一相同。

工作原理

本发明的工作过程(参见图1)：首先将晶体8固定在铜环5内，晶体8两侧各套入一个装有键6的铜套4，两个铜套4通过两个键6与铜环5连接，两个铜套4的两个外端各设置有一个内固定端盖一2，每个内固定端盖一2与铜环5的相邻端连接(通过螺钉连接)，将晶体2夹紧固定在两个铜套4之间，铜环5的外圆周面固定有加热器22，加热器22的外侧套装一个保护外壳11，保护外壳11的底部通过固定支架19支撑，固定支架19与真空壳体1内壁的底部固定连接；

其次，通过螺钉将外固定端盖一16与外固定端盖二15连接，再将两个外固定端盖一16与真空外壳1的两端连接，外固定端盖一16与外固定端盖二15之间通过密封圈一17密封，外固定端盖二15与真空外壳1之间通过密封圈二14密封；

最后通过真空接口7将真空壳体1内的空气抽出，维持内部处于真空环境中并保持。最后，根据需要设定控制显示仪表30上的温度值，开启电源并加热晶体8，在50min后晶体8温度会达到稳定，同时可以设置控制显示仪表30上的温度值，控制热源的上下浮动值，当需要微调晶体8表面温度时，可通过控制显示仪表30来控制，当设置好新的温度值后，在15min后会重新达到平衡。

本发明通过温控仪28控制加热器22的开闭来控制铜环5的温度，从而来加热晶体8，由于晶体8在真空环境中，保证晶体8具有较小的温度梯度，晶体表面温度梯度控制在0.2℃以内。

Claims (5)

1.一种真空条件下大口径晶体高精度温度控制装置，它包括加热器(22)；其特征在于：所述真空条件下大口径晶体高精度温度控制装置还包括真空壳体(1)、铜环(5)、保护外壳(11)、固定支架(19)、温度控制系统、两个铜套(4)、两个密封圈一(17)、两个密封圈二(14)、两个内固定端盖一(2)、两个内固定端盖二(3)、两个外固定端盖一(16)、两个外固定端盖二(15)及两个融石英片(18)；所述温度控制系统包括测温热电偶(20)和温控仪(28)；

所述铜环(5)的外圆周面固定有加热器(22)，两个铜套(4)轴向相对设置并套装在铜环(5)内，两个铜套(4)均与铜环(5)径向可拆卸连接，两个铜套(4)之间竖直设置一晶体(8)，两个铜套(4)的两个外端各设置有一个内固定端盖一(2)，每个内固定端盖一(2)与铜环(5)的相邻端连接，两个铜套(4)通过两个内固定端盖一(2)顶紧将晶体(8)夹紧固定在两个铜套(4)之间，加热器(22)的外侧套装一个保护外壳(11)，保护外壳(11)的两端各与一个内固定端盖二(3)连接，保护外壳(11)的底部通过固定支架(19)支撑固定，固定支架(19)与真空壳体(1)内壁的底部固定连接，真空壳体(1)的每一端与一个外固定端盖二(15)连接，真空壳体(1)的每一端与外固定端盖二(15)之间通过一个密封圈二(14)密封，真空壳体(1)侧壁的上部设有真空接口(7)，两个内固定端盖一(2)和两个内固定端盖二(3)均设有中心通孔，两个中心通孔与两个铜套(4)同轴设置，两个外固定端盖二(15)的内侧面的中部各设置有一个外固定端盖一(16)，外固定端盖一(16)与外固定端盖二(15)连接，外固定端盖一(16)的中部设有阶梯型窗孔，每个外固定端盖一(16)的阶梯型窗孔通过一融石英片(18)密封，外固定端盖二(15)的中部设有窥视窗孔(26)，融石英片(18)与外固定端盖二(15)之间通过密封圈一(17)密封；测温热电偶(20)穿过真空壳体(1)、保护外壳(11)及加热器(22)固定在铜环(5)的外侧壁上，测温热电偶(20)的显示仪表(30)安装在温控仪(28)上，测温热电偶(20)通过导线与测温热电偶(20)的显示仪表(30)相连，所述显示仪表(30)输出的温度数据给温控仪(28)，温控仪(28)通过导线与加热器(22)相连。

2.根据权利要求1所述一种真空条件下大口径晶体高精度温度控制装置，其特征在于：所述两个铜套(4)的外侧壁各开设有一个键槽(23)，两个键槽(23)设置在同一直线上，铜环(5)的内壁上沿长度方向开设有通槽(24)，通槽(24)与两个键槽(23)相对应，每个相对应的键槽(23)和通槽(24)内装有一个键(6)，两个铜套(4)各通过一个键(6)与铜环(5)径向可拆卸连接，且两个铜套(4)的外侧壁与铜环(5)的内侧壁之间紧密接触。

3.根据权利要求1或2所述一种真空条件下大口径晶体高精度温度控制装置，其特征在于：所述铜环(5)的外侧壁上开设有螺纹孔(25)，测温热电偶(20)与铜环(5)的螺纹孔(25)连接。

4.根据权利要求1所述一种真空条件下大口径晶体高精度温度控制装置，其特征在于：所述加热器(22)为电阻丝加热器。

5.根据权利要求1所述一种真空条件下大口径晶体高精度温度控制装置，其特征在于：所述晶体(8)的光轴、两个融石英片(18)及两个铜套(4)的中心线重合。