CN105842042B - 一种低温样品腔 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低温样品腔，其包括：为样品提供所需温度的低温冷头、容置所述低温冷头和样品的真空罩、容纳所述样品且使所述样品与所述低温冷头连接或分离的样品杆、推动所述样品杆和所述样品与所述低温冷头弹性连接的弹性装置。本发明提供的低温样品腔在不停止低温冷头、不破坏样品所在的真空环境下，实现了取样和放样，而且实现了在冷却过程中样品与低温冷头的紧密接触。
Description
技术领域
本发明低温存储技术领域，特别涉及一种低温样品腔。
背景技术
目前，在材料学的科学研究中，在高温条件下进行动态观察金属组织变化的问题已基本解决，但在低温条件下，进行取样和放样，以及动态观察组织变化的问题有待解决。
样品的冷却主要有两种方式，其中一种方式是直接将样品浸泡在低温介质，如液氮、液氦中，或者是在所需制冷温度无需达到对应低温介质温度时，直接将样品悬挂在低温介质的上方，通过低温介质的辐射和从低温介质蒸发出来的冷蒸气对样品进行冷却，此种方式一般不需要真空环境；在第二种方式中，特别涉及所需制冷温度需要达到特定值时，将样品与低温冷头进行连接，为了有效降低漏热，上述低温冷头需通过真空罩置于真空环境中。
在第二种方式中，由于需要与低温冷头连接，且需置于真空环境中，在样品达到所需的低温后，由于在低温条件下打开真空罩取出样品，这会破坏真空环境，导致低温冷头，如制冷机冷头结霜，损伤制冷机，故需停止制冷机，待冷头回温到室温后才允许打开真空罩取出样品，此外，该种冷却方式样品需要与冷头紧密接触，但是在降温过程中，低温冷头、样品以及其他连接的物件会由于热胀冷缩原因，在温度降低后，原本接触良好的样品与低温冷头由于冷缩造成预紧力下降，从而引起其接触热阻增大，这将不利于样品的降温。
因此，需提供一种低温样品腔，以解决现有技术中存在的上述技术问题。
发明内容
基于此，针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种低温样品腔，可以在不停止低温冷头、不破坏样品所在的真空环境下，实现取样和放样，而且可以实现在冷却过程中样品与低温冷头的紧密接触。
为了实现上述发明目的，本发明实施例提供了一种低温样品腔，其特征在于：所述低温样品腔包括：为样品提供所需温度的低温冷头、容置所述低温冷头和样品的真空罩、容纳所述样品且使所述样品与所述低温冷头连接或分离的样品杆、推动所述样品杆和所述样品与所述低温冷头弹性连接的弹性装置。
在本发明实施例提供的一种低温样品腔中，所述真空罩侧边设置真空罩法兰，所述样品杆穿过所述真空罩法兰，且通过密封圈与所述真空罩法兰连接。
在本发明实施例提供的一种低温样品腔中，所述弹性装置包括顶盖，以及容置于所述顶盖中的弹性元件。
在本发明实施例提供的一种低温样品腔中，所述弹性元件为弹簧、或波纹管。
在本发明实施例提供的一种低温样品腔中，所述低温样品腔还包括固定所述样品杆的阀门。
在本发明实施例提供的一种低温样品腔中，所述阀门为球阀或挡板阀。
在本发明实施例提供的一种低温样品腔中，所述真空罩上设置真空嘴。
在本发明实施例提供的一种低温样品腔中，所述阀门将所述真空罩分为第一真空腔和第二真空腔，且第一真空腔中设置第一真空抽嘴，第二真空腔中设置第二真空抽嘴。
在本发明实施例提供的一种低温样品腔中，所述顶盖与所述真空罩法兰连接。
在本发明实施例提供的一种低温样品腔中，所述顶盖与所述真空罩法兰通过螺钉连接，或通过卡箍连接。
在本发明实施例提供的一种低温样品腔中，所述样品杆为金属实心杆。
在本发明实施例提供的一种低温样品腔中，所述第一真空腔和第二真空腔中的真空度介于0Pa至105Pa之间。
本发明实施例提供的一种低温样品腔，可以在不停止低温冷头、不破坏样品所在的真空环境下，实现取样和放样，而且可以实现在冷却过程中样品与低温冷头的紧密接触。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种实施例提供的一种样品位于真空腔外的低温样品腔的结构示意图；
图2是本发明一种实施例提供的一种样品杆与真空罩法兰处于侧封状态的低温样品腔的结构示意图；
图3是本发明一种实施例提供的一种样品处于冷却过程中的低温样品腔的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图和具体实施方式，对本发明实施方式作进一步地详细描述。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。
请参阅图1至图3所示，本发明一种实施例提供了一种低温样品腔，其包括：为样品7提供所需温度的低温冷头1、容置低温冷头1和样品7的真空罩2、容纳样品7且使样品7与低温冷头1连接或分离的样品杆8、推动样品杆8和样品7与低温冷头1弹性连接的弹性装置(未标示)。
低温冷头1的冷源为制冷机，或低温介质，例如液氮、液氦等，该冷源可以置于真空罩2中，也可以根据需要放置于真空罩2外，通过传输管道将样品7所需的低温传输给样品7。低温冷头1的一端为长方体状，其与样品杆8的一端连接，将样品7固定在低温冷头1与样品杆8之间，低温冷头1与样品杆8连接的一端也可以根据需要设置为其他形状。
真空罩2为总体呈长方体状的腔体结构，其内部为真空腔(未标示)，容置低温冷头1和样品7，并为样品储存提供所需真空环境。该真空罩1的结构也可以根据实际需要设置为不同的结构。真空罩2侧边设置有真空罩法兰2a，样品杆8可穿过真空罩法兰2a进入真空罩2。
样品杆8整体呈杆状，其朝向低温冷头1的一侧设置有收容样品7的收容部(未标示)，样品7放置于收容部，且低温冷头1的一端进入上述收容部将样品7固定在样品杆8中，通过推动样品杆8可以使样品7与低温冷头1连接或分离。为保证真空罩2的密封性，样品杆8与真空罩法兰2a之间设置有密封圈4，即样品杆8通过密封圈4与真空罩法兰2a连接。样品杆8为实心杆，也可根据具体需要设置为空心杆，其材料可以是金属的，也可根据具体需要设置为非金属的，一种较佳的实施例中，上述样品杆8设置为实心金属杆。
弹性装置(未标示)包括顶盖10，以及容置于顶盖10中的弹性元件9。
顶盖10为长方体状，设置有凹陷部(未标示)，弹性元件9设置在凹陷部中，驱动杆8相对于低温冷头1的另一端容置于凹陷部中，与上述弹性元件9连接，弹性元件9可以提供驱动杆8弹力，使得驱动杆8向低温冷头1的方向活动。顶盖10可根据实际需要设置为其他形状。顶盖10与真空罩法兰2a连接，两者通过螺钉连接，或卡箍连接，或其他压紧连接方式进行固定。
弹性元件9为弹簧、或波纹管，也可根据具体需要，设置为其他具有一定弹性的元件。
低温样品腔还包括置于低温冷头1与真空罩法兰2a之间的阀门3，该阀门3将真空腔分为第一真空腔11和第二真空腔12，在阀门3关闭的情况下，第一真空腔11与第二真空腔12之间不连通，在阀门3打开的情况下，第一真空腔11与第二真空腔12保持连通。阀门3为球阀或挡板阀，也可根据实际需要设置为其他类型的阀门。
真空罩2上设置有真空嘴(未标识)，真空嘴包括设置在第一真空腔11中的第一真空抽嘴5，以及设置在第二真空腔12中的第二真空抽嘴6。通过第一真空抽嘴5和第二真空抽嘴6的工作，将第一真空腔11和第二真空腔12的真空度设置在介于0Pa至105Pa之间。
请参图1所示，样品7、样品杆8和弹性装置位于真空罩2外，低温冷头1处于工作状态，阀门3处于关闭状态，且通过第一真空抽嘴5对第一真空腔11抽取真空，使第一真空腔11内部处于真空状态。
请参图2所示，将装有样品7的样品杆8通过真空罩法兰2a插入第二真空腔12中，由于真空罩法兰2a与样品杆8之间设置有密封圈4，故使得第二真空腔12为封闭状态，且通过第二真空抽嘴6对第一真空腔12抽取真空，使第二真空腔12内部处于真空状态。
请参图3所示，打开阀门3，将样品杆8进一步插入第一真空腔11，直至样品7与低温冷头1接触，再将弹性装置与样品杆8连接，使得弹性元件9与样品杆8连接，将压盖10通过螺钉固定在真空罩法兰2a上，实现将样品杆8压紧，从而使得样品7与低温冷头1紧密接触，实现样品7的冷却降温。由于低温样品腔设置有弹性元件9，在温度降低时，样品7、低温冷头1以及样品杆8由于冷缩会导致样品7与低温冷头1连接不够紧密，但弹性元件9会提供给样品杆8预紧力，从而实现样品7与低温冷头1的紧密连接。
在取样时，通过取出螺钉，使得压盖10与真空罩法兰2a分离，也使得弹性元件9与样品杆8分离。再将样品杆8脱离第一真空腔11，进入第二真空腔12，关闭阀门3，使得第一真空腔11保持真空状态。再进一步拔出样品杆8，从而完成样品7的取样。在上述整个取样过程中，低温冷头1一致处于低温和真空环境，故不会出现制冷机冷头结霜等情况。
本发明实施例提供的一种低温样品腔，可以在不停止低温冷头、不破坏样品所在的真空环境下，实现取样和放样，而且可以实现在冷却过程中样品与低温冷头的紧密接触。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (6)
1.一种低温样品腔，其特征在于：所述低温样品腔包括：为样品提供所需温度的低温冷头、容置所述低温冷头和样品的真空罩、容纳所述样品且使所述样品与所述低温冷头连接或分离的样品杆、推动所述样品杆和所述样品与所述低温冷头弹性连接的弹性装置，所述真空罩侧边设置真空罩法兰，所述样品杆穿过所述真空罩法兰，且通过密封圈与所述真空罩法兰连接，所述弹性装置包括顶盖，以及容置于所述顶盖中的弹性元件；
所述低温样品腔还包括置于低温冷头与真空罩法兰之间的阀门，所述真空罩设置真空抽嘴，所述阀门将所述真空罩内部分为第一真空腔和第二真空腔，且第一真空腔中设置第一真空抽嘴，第二真空腔中设置第二真空抽嘴；
打开所述阀门，所述样品杆进一步插入第一真空腔，直至所述样品与所述低温冷头接触，再将所述弹性装置与所述样品杆连接，使得所述弹性元件与所述样品杆连接，将所述顶盖固定在所述真空罩法兰上，实现所述样品杆的压紧，从而使所述样品与所述低温冷头的紧密接触，实现所述样品的冷却降温；
在取样时，使所述顶盖与所述真空罩法兰分离，也使得所述弹性元件与所述样品杆的分离，再将所述样品杆脱离所述第一真空腔，进入所述第二真空腔，关闭所述阀门，使得所述第一真空腔保持真空状态，再进一步拔出所述样品杆，从而完成所述样品的取样。
2.根据权利要求1所述的低温样品腔，其特征在于：所述弹性元件为弹簧、或波纹管。
3.根据权利要求1所述的低温样品腔，其特征在于：所述阀门为球阀或挡板阀。
4.根据权利要求1所述的低温样品腔，其特征在于：所述顶盖与所述真空罩法兰通过螺钉连接，或通过卡箍连接。
5.根据权利要求1所述的低温样品腔，其特征在于：所述样品杆为金属实心杆。
6.根据权利要求1所述的低温样品腔，其特征在于：所述第一真空腔和第二真空腔中的真空度介于0Pa至105Pa之间。
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