CN104880464B - 用于摩擦发光的真空环境模拟实验系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于摩擦发光的真空环境模拟实验系统，其包括一真空单元，一摩擦单元，一驱动单元，以及一抽真空单元。所述真空单元包括一真空腔体；所述摩擦单元设置在所述真空腔体内，所述摩擦单元包括一旋转平台以及与该旋转平台相对设置的固定元件，所述旋转平台用于粘附一样品，所述固定件用于固定一样品，粘附在所述旋转平台的样品与固定在所述固定元件的样品之间形成一摩擦副；所述驱动单元用于驱动所述旋转平台旋转；所述抽真空单元用于对所述真空腔抽真空。

Description

用于摩擦发光的真空环境模拟实验系统

技术领域

本发明涉及一种真空环境模拟实验系统，尤其涉及一种用于摩擦发光的真空环境模拟实验系统。

背景技术

在摩擦发光实验中，由于摩擦产生的光极微弱，实验需要在密封、避光的条件下进行，且要求实验可以实现一定程度上的自动化。同时，在探究摩擦发光成因的过程中，需要尽可能地排除环境的干扰因素，因此，提供一种用于摩擦发光的真空环境模拟实验系统将为摩擦发光实验提供非常有利的条件。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种用于摩擦发光的真空环境模拟实验系统。

一种用于摩擦发光的真空环境模拟实验系统，其包括一真空单元，该真空单元包括一真空腔体；一摩擦单元，该摩擦单元设置在所述真空腔体内，所述摩擦单元包括一旋转平台以及与该旋转平台相对设置的固定元件，所述旋转平台用于粘附一样品，所述固定件用于固定一样品，粘附在所述旋转平台的样品与固定在所述固定元件的样品之间摩擦产生光；一驱动单元，用于驱动所述旋转平台旋转；以及一抽真空单元，用于对所述真空腔抽真空。

一种用于摩擦发光的真空环境模拟实验系统，其包括：一真空单元，该真空单元包括一真空腔体；一摩擦单元，该摩擦单元设置在所述真空腔体内，所述摩擦单元包括一旋转平台以及一固定元件，所述旋转平台与所述固定元件之间存在一电压差；一驱动单元，用于驱动所述旋转平台旋转；一抽真空单元，用于对所述真空腔体抽真空；一加热单元，用于加热所述真空腔体；一温度控制单元，用于控制所述真空腔体内的温度；以及一检测单元，该检测单元包括一湿度探头以及一热电偶，该湿度探头以及热电偶设置在所述真空腔内。

与现有技术相比较，本发明提供一种用于摩擦发光的真空环境模拟实验系统，该真空环境模拟实验系统可以保证在密封的实验条件下进行实验操作，可以排除环境中温度、湿度、压强等干扰因素，满足摩擦发光较高的要求。

附图说明

图1是本发明实施例提供的用于摩擦发光的真空环境模拟实验系统的剖视结构示意图。

图2是本发明实施例提供的用于摩擦发光的真空环境模拟实验系统的俯视结构示意图。

主要元件符号说明

用于摩擦发光的真空环境模拟实验系统	100
		圆柱体外壁	10
上盖	11
		抽气口	12
六芯航插接口	13
		充气口	14
旋转平台	20
		固定元件	21
支架	22
		光纤探头	23
光纤	24
		电机	30
磁流体	301
		绝缘垫	40
无油涡旋干泵	50
		加热器	60
湿度探头	61
		热电偶	62
机架	63

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合附图及具体实施例，对本发明提供的用于摩擦发光的真空环境模拟实验系统作进一步的详细说明。

请参见图1及图2，本发明实施例提供一种用于摩擦发光的真空环境模拟实验系统100，该用于摩擦发光的真空环境模拟实验系统100包括一真空单元，一摩擦单元，一驱动单元以及一抽真空单元。

所述真空单元包括一真空腔体，该真空腔体由一圆柱体外壁10以及一上盖11构成，所述圆柱体外壁10的顶端为一开口端，所述上盖11设置于所述开口端。所述真空腔体的外壁与一CF100主抽管道连通。所述主抽管道上设置一抽气口12以及一备用抽气口（图未示）。当真空腔体内的真空度要求较高时，可以将分子泵连接到所述备用抽气口对所述真空腔体进行抽真空。所述真空腔体上可根据需要设置如下开孔和接口，例如一腔室法兰开孔；一CF35/KF16高/低真空测量装置接口；一加热器引入接口；一热电偶引入接口；一湿度探头引入接口、一六芯航插接口13、一充气阀接口，以及一放气阀接口。所述真空腔体上进一步设置有一充气口14，一主阀门，一手动充气阀以及一连接阀。所述充气口14用于向真空腔体内通入气体，所述手动充气阀可手动调节真空腔体内的压强，所述连接阀与一气罐相连。

所述真空单元采用金属或氟橡胶圈密封。

可以理解，所述真空腔体并不限定于本实例中的圆柱体外壁10所述真空腔体的形状不限，可以根据实际需要进行选择。所述主抽管道接口，高/低真空测量装置接口以及航插接口也不限定于本实施例的型号，可以根据需要选择其它型号。

所述摩擦单元设置在所述真空腔体内。所述摩擦单元包括一旋转平台20，一固定元件21，以及一支架22。所述支架22用于支撑并固定所述固定元件21。所述旋转平台20与所述固定元件21相对设置。所述旋转平台20与所述驱动单元连接，并可以在所述驱动单元带动下旋转。所述旋转平台20靠近所述固定元件21的一端用于粘附样品，所述固定元件21靠近所述旋转平台20的一端具有一尖端，该尖端用于固定样品。所述旋转平台20在旋转过程中，粘附在所述旋转平台20的样品与固定在所述固定元件21的样品形成一摩擦副，进而产生光。

可以理解，所述支架22并不是必须的，也可以采用其它方式固定所述固定元件21。

所述固定元件21和所述旋转平台20可进一步分别连通一电路的正负极，优选采用电刷方式连接，使旋转平台20的样品和固定元件21的样品存在一电压差，进而有利于摩擦产生光。

所述摩擦单元进一步包括一压力传感器（图中未标示），所述固定元件21可以为中空的，所述压力传感器设置于所述固定元件21的内部。用于测试粘附在旋转平台20的样品和固定在所述固定元件21的样品之间的摩擦压力。

所述摩擦单元进一步包括一光纤探头23以及一光纤24，该光纤探头23设置于所述真空腔体内，用于收集摩擦产生的光并通过所述光纤24传输给计算机。所述光纤24的一部分位于所述真空腔体内，另一部分位于真空腔体外，真空腔体外的一部分光纤与光谱仪相连。所述光纤24由自定位螺纹管定位，采用SMA905接头和600μm芯径，并可以与K16法兰配合。

所述驱动单元为一电机30，该电机30包括一调速器（图中未标示）以及一由磁流体301密封的旋转主轴（图未标）。该旋转主轴与所述旋转平台20远离所述固定元件21的一端连接。可以通过所述调速器调节所述旋转平台20的转速。可以理解，所述驱动单元并不限定于本实施例的电机30。

所述真空腔体的底部与所述磁流体301之间可进一步设置一绝缘垫40，进而使所述真空腔体与磁流体301之间绝缘。

所述抽真空单元包括一无油涡旋干泵50。可以理解所述抽真空单元可以包括任意真空泵，并不限定于本实施例。

所述用于摩擦发光的真空环境模拟实验系统100进一步包括“一低一高”数显复合真空计，一路用于低真空测量所述真空腔体内的真空度，一路用于高真空测量所述真空腔体内的真空度。所述高真空测量在升级分子泵时使用。该真空腔体通过所述一高/低真空测量装置接口引入到所述真空腔体内。可以理解，所述真空腔体内的真空度测量也可以采用所述“一低一高”数显复合真空计之外的其它真空测量装置测量。

所述用于摩擦发光的真空环境模拟实验系统100进一步包括一加热器60以及一PID温控仪（图中未标示）。所述加热器60通过所述加热器引入接口引入所述真空腔体内，通过热辐射给所述真空腔体内部加热，加热温度由室温至200℃。所述PID温控仪用于控制所述真空腔体内的温度。可以理解，也可以采用PID温控仪之外的其它温度控制装置。

所述用于摩擦发光的真空环境模拟实验系统100进一步包括一湿度探头61以及一热电偶62。该湿度探头61通过所述湿度探头引入接口引入所述真空腔体内，所述热电偶62通过所述热电偶引入接口引入所述真空腔体内。所述湿度探头61用于检测真空腔体内的湿度，所述热电偶62用于检测真空腔体内的温度。

所述用于摩擦发光的真空环境模拟实验系统100进一步包括一电控单元。该电控单元包括总电源开关，机械泵开关，真空阀开关，充气阀开关以及分子泵开关。所述电控系统优选采用手动按钮控制。

所述用于摩擦发光的真空环境模拟实验系统100进一步包括一机架63。本实施例中，所述电机30和无油涡旋干泵50均位于所述机架63的内部。

所述用于摩擦发光的真空环境模拟实验系统100进一步包括一显示器（图中未标示），该显示器设置于所述机架63上，该显示器用于显示真空腔内的真空度、温度、湿度、以及旋转平台20的转速。

本发明实施例提供的用于摩擦发光的真空环境模拟实验系统100具有以下优点：在保证密封的实验条件下，可以排除环境中温度、湿度、压强等干扰因素，满足摩擦发光较高的要求。通过在所述旋转平台和固定元件上分别连通电路的正负极，可以实现对所述摩擦单元直接加电压控制，并通过在所述旋转平台和固定元件之间形成一电压差，提高摩擦发光的效率。通过安装湿度探头、热电偶、温度控制装置以及压力传感器等装置，可以实现对实验环境各参数的实时控制和测量。在充气阀处加装有充气口，可向真空腔内充入其他气体。设置一备用抽气口，连接分子泵，可以满足较高真空度的要求。可以实现半自动化式实验操作，操作简单，为实验分析由定性分析到定量分析的深入发展提供可能。

另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (9)

1.一种用于摩擦发光的真空环境模拟实验系统，其包括：

一真空单元，该真空单元包括一真空腔体；

一摩擦单元，该摩擦单元设置在所述真空腔体内，所述摩擦单元包括一旋转平台以及与该旋转平台相对设置的固定元件，所述旋转平台用于粘附一样品，所述固定件用于固定一样品，粘附在所述旋转平台的样品与固定在所述固定元件的样品之间摩擦产生光，所述旋转平台和所述固定元件分别连通一电路的正负极，用于使所述旋转平台和所述固定元件之间产生一电压差；

一驱动单元，用于驱动所述旋转平台旋转；

一加热器，用于加热所述真空腔体；以及

一抽真空单元，用于对所述真空腔抽真空。

2.如权利要求1所述的用于摩擦发光的真空环境模拟实验系统，其特征在于：所述旋转平台和所述固定元件采用电刷方式与电路的正负极连接。

3.如权利要求1所述的用于摩擦发光的真空环境模拟实验系统，其特征在于：所述真空腔体由一圆柱体外壁以及一上盖构成，所述圆柱体外壁的顶端为一开口端，所述上盖设置于所述开口端。

4.如权利要求3所述的用于摩擦发光的真空环境模拟实验系统，其特征在于：所述圆柱体外壁与一主抽管道连通，所述主抽管道上设置一抽气口以及一备用抽气口。

5.如权利要求1所述的用于摩擦发光的真空环境模拟实验系统，其特征在于：所述真空腔体上进一步设置一充气口，用于向真空腔体内通入气体。

6.如权利要求1所述的用于摩擦发光的真空环境模拟实验系统，其特征在于：所述摩擦单元包括一光纤探头以及一光纤，所述光纤探头设置于所述真空腔体内，所述光纤的一部分位于所述真空腔体内，另一部分位于真空腔体外，所述光纤探头用于收集摩擦产生的光并通过所述光纤传输给计算机。

7.如权利要求1所述的用于摩擦发光的真空环境模拟实验系统，其特征在于：进一步包括一温度控制装置、一湿度探头、以及一热电偶，所述湿度探头以及热电偶均引入所述真空腔体内，所述温度控制装置用于控制所述真空腔体内的温度。

8.如权利要求1所述的用于摩擦发光的真空环境模拟实验系统，其特征在于：所述摩擦单元包括一支架，用于支撑并固定所述固定元件。

9.一种用于摩擦发光的真空环境模拟实验系统，其包括：

一真空单元，该真空单元包括一真空腔体；

一摩擦单元，该摩擦单元设置在所述真空腔体内，所述摩擦单元包括一旋转平台以及一固定元件，所述旋转平台与所述固定元件之间存在一电压差；

一驱动单元，用于驱动所述旋转平台旋转；

一抽真空单元，用于对所述真空腔体抽真空；

一加热单元，用于加热所述真空腔体；

一温度控制单元，用于控制所述真空腔体内的温度；以及

一检测单元，该检测单元包括一湿度探头以及一热电偶，该湿度探头以及热电偶引入所述真空腔内。