CN104199166A

CN104199166A - 主动式均匀导热光学实验平台及其制备方法

Info

Publication number: CN104199166A
Application number: CN201410468430.6A
Authority: CN
Inventors: 朱昕玥; 郝强; 曾和平
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2014-09-15
Filing date: 2014-09-15
Publication date: 2014-12-10

Abstract

本发明提供一种主动式均匀导热光学实验平台及其制备方法，包括面板、螺纹孔和U型通道；U型通道密封在面板内部，无机热超导材料填充在U型通道中；面板上开有螺纹孔，螺纹孔与U型通道相间分布。其优点在于：这种无机热超导材料的导热性非常高，当平台局部受热后可以迅速扩散至整个平台，仅需数秒钟就可以将热量从热端传递到冷端；使整个材料的热量均匀分布，使平台的稳定性提高，热变形量减小；对光学实验中光路的准确度影响很小，确保实验精度高，可靠性好，使光学实验的成功率会大大提高。

Description

主动式均匀导热光学实验平台及其制备方法

技术领域

本发明专利属于光学器件领域，特别涉及一种主动式均匀导热的光学实验平台及其制备方法。

背景技术

当前，光学实验的高精度、高稳定度是全世界科研人员共同的追求。随着科学的进步，科研人员对实验仪器和生产加工精度的要求越来越高，对实验环境稳定性的要求也越来越高。为了满足光学实验系统精密性和稳定性方面的要求，必须使光学器件固定于稳定性高、热形变度小且稳定的光学实验平台上。

光学实验平台的稳定性和热形变量会影响光学元件的固定稳定度，进而影响光学实验中光路的准确度，关系到光学实验的成败。但是，光学实验平台由于受到环境改变或实验设备散热导致的温度波动的影响，其表面形状及内部结构会产生由受热不均产生的应力，进而影响到光学实验的结构。因此，要保持实验的高精度，可靠性、可重复和可复制，就必须要保证光学实验平台具有极高的稳定性和极小的热形变量。特别是高能量激光实验的超长光路的，如神光系统，光路长度长达几十米，局部温度改变十分明显。局部温度的明显改变会导致平台热胀冷缩，产生微形变。

目前，国内外通常使用导热性稍好的材料(如铝合金、不锈钢等)来制作面板，通过材料本身的导热性来进行散热，这种叫做被动方式，这种被动式的导热并不能有效的解决上述问题。

发明内容

为了解决光学实验中实验平台的受热不均问题，当平台局部受热后可以迅速扩散至整个平台，减小平台的局部形变量，本发明专利的目的就在于，提供一种新的主动式均匀导热的光学实验平台及其制备方法来解决上述现有技术的存在缺陷。

本发明提供一种主动式均匀导热光学实验平台，包括包括面板、阵列螺纹孔和通道；面板上开有阵列螺纹孔；面板内部设置几条通道；通道和阵列螺纹孔相间分布；通道内填充无机热超导材料。

进一步，本发明提供一种主动式均匀导热光学实验平台，还可以具有这样的特征：通道呈U型。

进一步，本发明提供一种主动式均匀导热光学实验平台，还可以具有这样的特征：还可以包括侧面板、底板、芯层和支撑柱；底板平行设置于面板下端；侧面板围绕在面板和底板四周，形成中空的平台体；芯层位于平台体内连接面板和底板；支撑柱支撑在平台体的下端。

进一步，本发明提供一种主动式均匀导热光学实验平台，还可以具有这样的特征：芯层为蜂窝状结构。

另外，本发明提供一种主动式均匀导热光学实验平台的制备方法，包括如下步骤：步骤A:将U型耐火浇注料制成的圆柱体埋入面板模具内；步骤B:进行面板浇筑，浇筑后将耐火浇注料取出，形成U型通道；将无机热超导材料填充入U型通道中；步骤C：在面板上设置阵列螺纹孔。进一步，本发明提供一种主动式均匀导热光学实验平台的制备方法，还可以具有这样的特征：步骤C中阵列螺纹孔与U型通道相间布置。

进一步，本发明提供一种主动式均匀导热光学实验平台的制备方法，还可以具有这样的特征：还包括步骤D：用粘合剂通过芯层将面板，底板粘合在一起，并用支撑柱支撑。

发明的有益效果

本发明提供一种主动式均匀导热光学实验平台，在实验面板内部刻蚀U型通道并将无机热超导材料填充入U型通道中，这种无机热超导材料的导热性非常高，当平台局部受热后可以迅速扩散至整个平台，仅需数秒钟就可以将热量从热端传递到冷端，使整个材料的热量均匀分布。

本发明提供一种主动式均匀导热光学实验平台，U型通道内的无机热超导材料的适用温度范围广(-60℃至1100℃)，安全性高，主动式均匀导热光学实验平台工作时内腔压力低，不会发生高温爆炸。

本发明提供一种主动式均匀导热光学实验平台，U型通道内的无机热超导材料能够有效的抑制氢、氧的产生，不与常用金属材料发生化学反应。面板上U型通道的刻蚀和无机热超导材料的加入基本不会影响光学平台的整体结构刚度，使用寿命长。

本发明提供一种主动式均匀导热光学实验平台，稳定性高、热形变量小，不会影响光学元件的固定稳定度，对光学实验中光路的准确度影响很小。无机热超导材料的加入，实现了快速均匀导热，提高了光学实验平台对于局部温度改变的抗性，保证了精密光学实验的正常进行，确保实验精度高，可靠性好，光学实验的成功率会大大提高。

所以，本发明提供一种主动式均匀导热光学实验平台，既能使平台上局部热量迅速扩散至整个平台，又能使平台的稳定性提高，热变形量减小，使得光学实验精度高，可靠性好，成功率高。并且还可以保证主动式均匀导热光学实验平台的安全性。

附图说明

图1为主动式均匀导热光学实验平台的局部剖切俯视图。

图2为主动式均匀导热光学实验平台的主剖面图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的描述。

如图1和图2，主动式均匀导热光学实验平台包括面板2、阵列螺纹孔7和通道1。面板2是由导热性较好且刚性较大的金属平板制成。面板2上均匀有M6的阵列螺纹孔7。实验者通过螺钉和光学实验平台上的阵列螺孔7，将光学实验元件固定在实验平台上，即可形成光路。光学实验平台的尺寸从300×300毫米到1200×900毫米不等，厚度从50毫米到300毫米不等，可以根据具体情况选择不同尺寸不同厚度的面板2。面板2在制作之前先将耐火浇注料制成的U型圆柱体埋入面板模具内。面板2浇筑成形后，将耐火浇注料取出，在其内部形成特殊的U型通道1。U型通道1和螺纹孔7相间分布。通过U型通道1口填入无机热超导材料并进行封口，使无机热超导材料封装在面板2内。封装在面板2中的无机热超导材料可在U型通道1内自由流动，从而迅速的将热量从热端传递到冷端，使面板2均匀受热，这样局部的高(低)温就不会引起面板2局部的热胀冷缩，减小了局部温度改变对面板2平面度的影响，从而增加实验的成功率。

这种光学实验平台还包括侧面板3、底板5、芯层4和支撑柱6。底板平行设置于面板2下端，侧面板3围绕在面板2和底板5四周，形成中空的平台体。蜂窝状结构的芯层4位于平台体内以粘合剂将上面板2，底板5和芯层粘合在一起。支撑柱6用来支撑平台体。支撑柱6的撑脚处安装高弹性橡胶垫圈或者充气气囊起到隔振的作用，支撑柱6高度可调，适用于各种高度要求的实验环境。实验者通过螺钉和光学实验平台上的阵列螺纹孔7，将光学实验元件固定在光学实验平台上，即可形成光路。

主动式均匀导热光学实验平台的制备方法，包括以下步骤：

步骤A:将U型耐火浇注料制成的圆柱体埋入制作的面板2的模具内。

面板2是由导热性较好、热形变量低且刚性较大的金属制成。

步骤B:进行面板浇筑，浇筑后将耐火浇注料取出，形成U型通道1；将无机热超导材料填充入U型通道1中。

步骤C；在面板上设置阵列螺纹孔7。阵列螺纹孔7与U型通道1相间布置。

步骤D：用粘合剂通过芯层4将面板2，底板5粘合在一起，并用支撑柱6支撑。支撑柱6的撑脚处安装高弹性橡胶垫圈或者充气气囊，起到隔振的作用。支架高度可以调节来适用各种高度要求的实验环境。

Claims

1.一种主动式均匀导热光学实验平台，其特征在于：包括面板、阵列螺纹孔和通道；

所述面板上开有所述阵列螺纹孔；所述面板内部设置几条所述通道；所述通道和所述阵列螺纹孔相间分布；所述通道内填充无机热超导材料。

2.根据权利要求1所述的主动式均匀导热光学实验平台，其特征在于：所述通道呈U型。

3.根据权利要求1所述的主动式均匀导热光学实验平台，其特征在于：还可以包括侧面板、底板、芯层和支撑柱；

所述底板平行设置于所述面板下端；所述侧面板围绕在所述面板和所述底板四周，形成中空的平台体；所述芯层位于所述平台体内连接所述面板和所述底板；

所述支撑柱支撑在所述平台体的下端。

4.根据权利要求3所述的主动式均匀导热光学实验平台，其特征在于：所述芯层为蜂窝状结构。

5.一种主动式均匀导热光学实验平台的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤A:将U型耐火浇注料制成的圆柱体埋入面板模具内；

步骤B:进行面板浇筑，浇筑后将耐火浇注料取出，形成U型通道；将无机热超导材料填充入通道中；

步骤C：在面板上设置阵列螺纹孔。

6.根据权利要求5所述的主动式均匀导热光学实验平台的制备方法，其特征在于：

步骤C中所述阵列螺纹孔与所述U型通道相间布置。

7.根据权利要求6所述的主动式均匀导热光学实验平台的制备方法，其特征在于：

还包括步骤D：用粘合剂通过芯层将面板，底板粘合在一起，并用支撑柱支撑。