CN105548015A - 一种小孔径长距离光学兼容真空样品腔 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种小孔径长距离光学兼容真空样品腔，包括有自上至下依次设置的低温样品杆、多通道连接装置、超高真空角度可调节装置、超高真空XYZ三维位移平台、上腔体、光学窗口和窗口保护腔体；所述低温样品杆与多通道连接装置真空密封连接，多通道连接装置与超高真空角度可调节装置真空密封连接，超高真空角度可调节装置与超高真空XYZ三维位移平台真空密封连接，超高真空XYZ三维位移平台与上腔体真空密封连接，上腔体与光学窗口真空密封连接，光学窗口与窗口保护腔体连接。本发明适合在小口径长距离条件中运用，产生高真空环境，可以供光学探测材料光学性质使用。

Description

一种小孔径长距离光学兼容真空样品腔
技术领域
本发明涉及一种小孔径长距离光学兼容真空样品腔，是一种空间孔径小、距离长、高真空、极低温环境下材料光学性质测量系统。
背景技术
现代物理实验中，经常需要在高真空低温环境下利用光学手段对材料的性质进行测量，例如关对联电子材料的超快磁光学物性的测量。而且在现代物理实验中，经常会遇到实验操作空间孔径小，距离远的情况，为了实验的顺利进行，至少要考虑三点：第一点是让光线能够在小而长的空间中传播，第二点是光线能到照射到品上，第三点是保证样品物性测量所需的高真空或极低温的实验环境。由于上述复杂的实验环境，市场上还没有能满足上述要求，并且性能可靠且结构紧凑的产品出现。
发明内容
由于以上的实际需求和现状限制，本发明的目的是提出一种具有光学窗口保护腔体的小孔径长距离光学兼容真空样品腔，可在小孔径、长距离及超高真空的环境中实现光学实验操作台的调控，从而实现材料光学物性测量；本发明不仅能使得样品能够处在低温真空环境中，而且能使激光能顺利照在样品上；而光学窗口保护腔体能够很好地保护光学窗口，从而延长了本发明的使用寿命。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种小孔径长距离光学兼容真空样品腔，其特征在于：包括有自上至下依次设置的低温样品杆、多通道连接装置、超高真空角度可调节装置、超高真空XYZ三维位移平台、上腔体、光学窗口和窗口保护腔体；所述低温样品杆与多通道连接装置真空密封连接，多通道连接装置与超高真空角度可调节装置真空密封连接，超高真空角度可调节装置与超高真空XYZ三维位移平台真空密封连接，超高真空XYZ三维位移平台与上腔体真空密封连接，上腔体与光学窗口真空密封连接，光学窗口与窗口保护腔体连接。
所述的一种小孔径长距离光学兼容真空样品腔，其特征在于：所述光学窗口包括有高稳定性、高透过率的光学玻璃。
所述的一种小孔径长距离光学兼容真空样品腔，其特征在于：所述上腔体的制作材料为不锈钢、钛或玻璃钢。
所述的一种小孔径长距离光学兼容真空样品腔，其特征在于：所述窗口保护腔体的制作材料为不锈钢、钛或玻璃钢。
所述的一种小孔径长距离光学兼容真空样品腔，其特征在于：所述窗口保护腔体的内壁上安装至少一根进气管，且该进气管作为窗口保护气管伸入窗口保护腔体的一端与光学窗口不接触。称之为近窗口端，相应地进气管的另一端称为远窗口端。
所述的一种小孔径长距离光学兼容真空样品腔，其特征在于：所述低温样品杆包括有低温恒温器和样品台，低温恒温器由冷却装置和加热装置构成。
所述的一种小孔径长距离光学兼容真空样品腔，其特征在于：所述多通道连接装置采用四通道连接装置，四通道连接装置的另两个通道上还设有电学接口和抽真空装置，通过电学接口与控制系统连接，电学接口还与低温样品杆的冷端的加热装置通过导线连接，通过控制系统调节导线的电流强度，实现低温样品杆的样品台附近的温度的稳定；通过抽真空装置的作用，实现了上腔体中的真空环境。
所述的一种小孔径长距离光学兼容真空样品腔，其特征在于：所述超高真空角度可调节装置包括有调节螺母、调节螺栓、连接法兰和波纹管，两个连接法兰之间夹持一根波纹管并通过三组调节螺栓、调节螺母固定。
本发明的原理是：
本发明由低温样品杆、超高真空角度可调节装置、多通道连接装置、超高真空XYZ三维位移平台、低温样品杆及上腔体和光学窗口以真空密封连接的方式构成一个低温、超高真空腔体。被测样品安装在所述低温样品杆的冷端，通过调节超高真空XYZ三维位移平台可实现样品所在位置的三维移动，通过调节超高真空角度可调节装置可实现低温样品杆轴线与上腔体的轴线之间的夹角的调节，从而实现样品相对窗口位置的调节。窗口保护腔体能保护光学窗口不受外界灰尘等杂物的干扰，提高测量精度，延长使用寿命。
还可以在上述窗口保护腔体的内壁上安装至少一根进气管，且该进气管伸入保护腔体的一端与窗口不接触，称之为近窗口端，相应地进气管的另一端称为远窗口端。可以在进气管的远窗口端输入保护性气体如氮气或氦气等。这些气体从进气管的近窗口端喷出，能将窗口附近的灰尘冲走，减少灰尘对实验光源的散射，并且形成一个往窗口保护腔体底部出口流动的气流，能完全隔绝外界灰尘等杂物对光学窗口的干扰。
本发明的优点是：
本发明设计简单有效，结构紧凑，易于实施，且窗口保护腔体及进气管的设计能有效的保护光学窗口不受外界灰尘等杂物的干扰，提高测量精度，延长其使用寿命。
附图说明
图1a为本发明无窗口保护气管的立体结构示意图。
图1b本发明无窗口保护气管的侧视平面图。
图1c为图1b的A-A剖视图。
图2a为本发明具有窗口保护气管的结构示意图。
图2b为本发明具有窗口保护气管的侧视平面图。
图2c为图2b的B-B剖视图。
图3为本发明超高真空角度可调节装置立体结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种小孔径长距离光学兼容真空样品腔，包括有低温样品杆1、四通道连接装置2、超高真空角度可调节装置3、超高真空XYZ三维位移平台4、上腔体5、光学窗口6和窗口保护腔体7。具体如下：
低温样品杆1与四通道连接装置2真空密封连接，四通道连接装置2与超高真空角度可调节装置3真空密封连接，超高真空角度可调节装置3与超高真空XYZ三维位移平台4真空密封连接，超高真空XYZ三维位移平台4与上腔体5真空密封连接，上腔体5与光学窗口6真空密封连接，光学窗口6与窗口保护腔体7连接。
低温样品杆1由低温恒温器器和样品台构成，低温恒温器由冷却装置和加热装置构成，冷却装置和加热装置在控制系统的作用下协调工作，能保持低温样品杆的样品台附近温度的稳定。
四通道连接装置2上有电学接口和抽真空装置，通过电学接口与控制系统连接，电学接口还与低温样品杆1的冷端的加热装置之间通过导线连接，通过控制系统调节导线的电流强度，实现低温样品杆1样品台附近的温度的稳定；通过抽真空装置的作用，实现了上腔体5中的真空环境。
如图3所示，超高真空角度可调节装置，由调节螺母9、调节螺栓10、链接法兰12和波纹管11构成。通过旋动调节螺母9，波纹管11受力发生形变，从而使得链接法兰12发生倾斜，使得安装在法兰上的低温样品1样品台的轴线与光学窗口6的轴线之间的夹角，从而实现由光学窗口6进入的光纤在样品上的入射角度的调节。
通过调节超高真空XYZ三维位移平台4，可以使低温样品杆1在X，Y，Z方向移动，从而调节低温样品杆1冷端的样品台与光学窗口6之间的相对位置。
上腔体5、窗口保护腔体7由不锈钢制作而成，能实现与光学窗口6之间的真空密封连接。
本发明的腔体部分由上腔体5、光学窗口6和窗口保护腔体7构成，很好的保护了光学窗口6的光学玻璃，延长了系统的实用寿命。本发明设计结构紧凑，结构简单，非常实用。
实施例2
如图2所示，一种小孔径长距离光学兼容真空样品腔，包括有低温样品杆1、四通道连接装置2、超高真空角度可调节装置3、超高真空XYZ三维位移平台4、上腔体5、光学窗口6和窗口保护腔体7和窗口保护气管8构成。窗口保护腔体7内壁安装有三根保护气体入气细管8，均匀分布在腔体内表面，且顶端与窗口不接触。具体如下：
本实施例中低温样品杆1、四通道连接装置2、超高真空角度可调节装置3、超高真空XYZ三维位移平台4、上腔体5、光学窗口6和窗口保护腔体7的安装方式与实施例1相同。
本实施例的特点是，窗口保护腔体7内壁安装有三根入气细管8，均匀分布在腔体内表面，且顶端与窗口不接触。在实施过程中，可由三根入气细管8输入保护性气体如氮气或者氦气等。这些气体将下腔管中的灰尘吹走，减少灰尘对实验光的散射，并且在窗口6附近形成气体保护层，保护了窗口的洁净。

Claims (8)

1.一种小孔径长距离光学兼容真空样品腔，其特征在于：包括有自上至下依次设置的低温样品杆、多通道连接装置、超高真空角度可调节装置、超高真空XYZ三维位移平台、上腔体、光学窗口和窗口保护腔体；所述低温样品杆与多通道连接装置真空密封连接，多通道连接装置与超高真空角度可调节装置真空密封连接，超高真空角度可调节装置与超高真空XYZ三维位移平台真空密封连接，超高真空XYZ三维位移平台与上腔体真空密封连接，上腔体与光学窗口真空密封连接，光学窗口与窗口保护腔体连接。
2.根据权利要求1所述的一种小孔径长距离光学兼容真空样品腔，其特征在于：所述光学窗口包括有高稳定性、高透过率的光学玻璃。
3.根据权利要求1所述的一种小孔径长距离光学兼容真空样品腔，其特征在于：所述上腔体的制作材料为不锈钢、钛或玻璃钢。
4.根据权利要求1所述的一种小孔径长距离光学兼容真空样品腔，其特征在于：所述窗口保护腔体的制作材料为不锈钢、钛或玻璃钢。
5.根据权利要求1或4所述的一种小孔径长距离光学兼容真空样品腔，其特征在于：所述窗口保护腔体的内壁上安装至少一根进气管，且该进气管作为窗口保护气管伸入窗口保护腔体的一端与光学窗口不接触。
6.根据权利要求1所述的一种小孔径长距离光学兼容真空样品腔，其特征在于：所述低温样品杆包括有低温恒温器和样品台，低温恒温器由冷却装置和加热装置构成。
7.根据权利要求6所述的一种小孔径长距离光学兼容真空样品腔，其特征在于：所述多通道连接装置采用四通道连接装置，四通道连接装置上还设有电学接口和抽真空装置，通过电学接口与控制系统连接，电学接口还与低温样品杆的冷端的加热装置通过导线连接。
8.根据权利要求1所述的一种小孔径长距离光学兼容真空样品腔，其特征在于：所述超高真空角度可调节装置包括有调节螺母、调节螺栓、连接法兰和波纹管，两个连接法兰之间夹持一根波纹管并通过三组调节螺栓、调节螺母固定。
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