CN109945596B - 温度梯度型低温环境制备装置 - Google Patents
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Abstract
一种温度梯度型低温环境制备装置，包括前冷头、支架组合体、检测单元和控制单元，支架组合体包括多个间隔设置并且导热系数依次递变的导冷分支，导冷分支将制冷机冷头的冷量传导并转变为具有温度梯度的多路冷量输出，每个导冷分支上独立设置有温度传感器和加热块，导冷分支的末端连接有深冷腔，深冷腔的侧面设置诊断窗，检测单元连接于诊断窗对深冷腔诊断并输出诊断结果，控制单元根据诊断结果控制温度传感器和加热块调整多路冷量输出的温度梯度，由于在不影响制冷机冷量传输的情况下将制冷机的单一冷量输出分为多路可控输出，在深冷腔内产生温度梯度的方式，通过对温度梯度的精密控制与调节来实现低温腔体的气体固化均匀性进行有效控制。
Description
技术领域
本发明属于低温技术应用领域。
背景技术
随着低温技术应用的不断深入与发展，超低温的应用技术研究正在逐渐成熟进步，利用制冷机制造出超低温环境得到各行各业广泛应用，多种气体只有在超低温环境下才能够液化及固化，满足科学实验研究的各种超低温气体液化后的低温环境制备即可通过制冷机输出的超低温冷量来实现，但是不管何种制冷机，其本身只有冷头的单一冷量输出。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种用于将制冷机冷量单一传输转换为有温度差的多路传输并对充气冷冻样品的均匀低温腔体制备产生影响的温度梯度型低温环境制备装置。
本发明提供了一种温度梯度型低温环境制备装置，包括前冷头和制成的支架组合体，所述的前冷头的前端连接于制冷机冷头、后端连接于所述的支架组合体，所述的支架组合体包括多个间隔设置并且导热系数依次递变的导冷分支，所述的导冷分支将制冷机冷头的冷量传导并转变为具有温度梯度的多路冷量输出，每个所述的导冷分支上独立设置有温度传感器和加热块，所述的导冷分支的末端连接有深冷腔，所述的深冷腔上设置有充气管，所述的深冷腔的顶面和底面密封安装有液封玻片、侧面设置有诊断孔，所述的诊断孔上安装诊断窗，还包括检测单元和控制单元，所述的检测单元连接于所述的诊断窗对深冷腔诊断并输出诊断结果，所述的控制单元根据诊断结果控制温度传感器和加热块调整多路冷量输出的温度梯度。
优选的，所述的导冷分支的末端与深冷腔的接触面上设置用于增大接触面积并降低热阻的铟层。
优选的，还包括二级低温屏蔽，所述的二级低温屏蔽扣合在所述的深冷腔的外部，二级低温屏蔽采用扣合式设计，保证了窗口的同心度，避免遮挡外部能量的进入，同时避免了在安装时与充气管产生干涉，在诊断窗口相应位置开有缺口，方便诊断设备对低温腔体的诊断，实验完成损坏后方便拆装。
优选的，所述的支架组合体包括导冷支架Ⅰ和导冷支架Ⅱ，所述的导冷支架Ⅱ的导热系数小于导冷支架Ⅰ。
优选的，所述的前冷头上设置有第一连接台阶，所述的导冷支架Ⅰ安装在所述的第一连接台阶上，所述的导冷支架Ⅰ上设置有第二连接台阶，所述的导冷支架Ⅱ安装在所述的第二连接台阶上。
优选的，所述的前冷头、导冷支架Ⅰ、导冷支架Ⅱ之间设有定位凸台以保证定位精度，精密定位凸台的设计，在重复安装和更换时能够保证深冷腔中心的定位精度。
优选的，所述的导冷支架Ⅰ与导冷支架Ⅱ的前端对称设置有台阶式夹持面，所述的台阶式夹持面包括第一夹持面和第二夹持面，所述的第二夹持面位于所述的第一夹持面的外部，所述的深冷腔连接于所述的第一夹持面，所述的二级低温屏蔽连接于所述的第二夹持面。
优选的，所述的深冷腔具有第一连接臂和第二连接臂，所述的第一连接臂和第二连接臂分别连接于所述的第一夹持面。
优选的，所述的液封玻片、诊断窗、充气管采用低温胶与深冷腔密封粘合。
优选的，所述的导冷支架Ⅰ、导冷支架Ⅱ上设置有凹槽，所述的凹槽中安装温度传感器和加热块。
本发明的有益效果为：在不影响制冷机冷量传输的情况下将制冷机的单一冷量输出分为多路可控输出，在深冷腔内产生温度梯度的方式，通过对温度梯度的精密控制与调节来实现低温腔体的气体固化均匀性进行有效控制。
附图说明
附图1为本发明的温度梯度型低温环境制备装置的立体图；
附图2为本发明的温度梯度型低温环境制备装置的俯剖视图；
附图3为本发明的温度梯度型低温环境制备装置的侧视图；
附图4本发明的温度梯度型低温环境制备装置的前冷头的立体图；
附图5本发明的温度梯度型低温环境制备装置的支架组合体的立体图；
附图6本发明的温度梯度型低温环境制备装置的深冷腔立体图。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参见附图1至附图6，附图1为本发明的温度梯度型低温环境制备装置的立体图，附图2为本发明的温度梯度型低温环境制备装置的俯剖视图，附图3为本发明的温度梯度型低温环境制备装置的侧视图，附图4本发明的温度梯度型低温环境制备装置的前冷头的立体图，附图5本发明的温度梯度型低温环境制备装置的支架组合体的立体图，附图6本发明的温度梯度型低温环境制备装置的深冷腔立体图。
本实施例中的温度梯度型低温环境制备装置，包括由无氧高导铜制成的前冷头1和由无氧高导铜制成的支架组合体13，前冷头1的前端连接于制冷机冷头、后端连接于支架组合体13，支架组合体13包括导冷支架Ⅰ2和导冷支架Ⅱ6，导冷支架Ⅱ6的导热系数小于导冷支架Ⅰ2。导冷支架Ⅰ2和导冷支架Ⅱ6将制冷机冷头的冷量传导并转变为具有温度梯度的多路冷量输出，导冷支架的设计保证了有效蓄冷和控温精度，减小了在控温时温度的波动幅度，多路导冷支架采用不同导热系数的设计，能够让深冷腔上的温度梯度调节范围更加大，在不影响制冷机冷量传输的情况下将制冷机的单一冷量输出分为多路可控输出，在深冷腔内产生温度梯度的方式，通过对温度梯度的精密控制与调节来实现低温腔体的气体固化均匀性进行有效控制。
每个导冷分支上独立设置有温度传感器3和加热块4，导冷支架Ⅰ2、导冷支架Ⅱ6上设置有凹槽21，凹槽21中安装温度传感器3和加热块4，温度传感器3和加热块4与前冷头1通过螺钉5连接，采用螺钉连接紧固的方法使得深冷腔和导冷支架在外部能量引入并完成实验损坏后更换简便，同时保证了导冷支架与深冷腔之间的有效传热。
导冷支架Ⅰ2与导冷支架Ⅱ6的前端对称设置有台阶式夹持面，台阶式夹持面包括第一夹持面17和第二夹持面18，第二夹持面18位于第一夹持面17的外部，深冷腔8连接于第一夹持面17，二级低温屏蔽12连接于第二夹持面18。
导冷分支的末端连接有深冷腔8，深冷腔8上设置有充气管7，深冷腔8的顶面和底面密封安装有液封玻片9、侧面设置有诊断孔10，诊断孔10上安装诊断窗11，液封玻片9、诊断窗11、充气管7采用低温胶与深冷腔8密封粘合。检测单元连接于诊断窗11对深冷腔8诊断并输出诊断结果，控制单元根据诊断结果控制温度传感器3和加热块4调整多路冷量输出的温度梯度。
前冷头1上设置有第一连接台阶14，导冷支架Ⅰ2安装在第一连接台阶14上，导冷支架Ⅰ2上设置有第二连接台阶15，导冷支架Ⅱ6安装在第二连接台阶15上，前冷头1、导冷支架Ⅰ2、导冷支架Ⅱ6之间设有定位凸台16以保证定位精度，精密定位凸台的设计，在重复安装和更换时能够保证深冷腔中心的定位精度。
深冷腔8具有第一连接臂19和第二连接臂20，第一连接臂19和第二连接臂20分别连接于第一夹持面17，导冷分支的末端与深冷腔8的接触面上设置用于增大接触面积并降低热阻的铟层。
二级低温屏蔽12扣合在深冷腔8的外部，二级低温屏蔽12采用扣合式设计，保证了窗口的同心度，避免遮挡外部能量的进入，同时避免了在安装时与充气管7产生干涉，在诊断窗口相应位置开有缺口，方便诊断设备对低温腔体的诊断，实验完成损坏后方便拆装。
在本发明的另一个实施例中，支架组合体13包括多个间隔设置并且导热系数依次递变的导冷分支，其原理和方案与以上实施例相类似，不再赘述。
以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰均涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种温度梯度型低温环境制备装置，其特征在于：包括前冷头（1）和支架组合体（13），所述的前冷头（1）的前端连接于制冷机冷头、后端连接于所述的支架组合体（13），所述的支架组合体（13）包括多个间隔设置并且导热系数依次递变的导冷分支，所述的导冷分支将制冷机冷头的冷量传导并转变为具有温度梯度的多路冷量输出，每个所述的导冷分支上独立设置有温度传感器（3）和加热块（4），所述的导冷分支的末端连接有深冷腔（8），所述的深冷腔（8）上设置有充气管（7），所述的深冷腔（8）的顶面和底面密封安装有液封玻片（9）、侧面设置有诊断孔（10），所述的诊断孔（10）上安装诊断窗（11），还包括检测单元和控制单元，所述的检测单元连接于所述的诊断窗（11）对深冷腔（8）诊断并输出诊断结果，所述的控制单元根据诊断结果控制温度传感器（3）和加热块（4）调整多路冷量输出的温度梯度。
2.根据权利要求1所述的温度梯度型低温环境制备装置，其特征在于：所述的导冷分支的末端与深冷腔（8）的接触面上设置用于增大接触面积并降低热阻的铟层。
3.根据权利要求1所述的温度梯度型低温环境制备装置，其特征在于：还包括二级低温屏蔽（12），所述的二级低温屏蔽（12）扣合在所述的深冷腔（8）的外部。
4.根据权利要求3所述的温度梯度型低温环境制备装置，其特征在于：所述的支架组合体（13）包括导冷支架Ⅰ（2）和导冷支架Ⅱ（6），所述的导冷支架Ⅱ（6）的导热系数小于导冷支架Ⅰ（2）。
5.根据权利要求4所述的温度梯度型低温环境制备装置，其特征在于：所述的前冷头（1）上设置有第一连接台阶（14），所述的导冷支架Ⅰ（2）安装在所述的第一连接台阶（14）上，所述的导冷支架Ⅰ（2）上设置有第二连接台阶（15），所述的导冷支架Ⅱ（6）安装在所述的第二连接台阶（15）上。
6.根据权利要求4所述的温度梯度型低温环境制备装置，其特征在于：所述的前冷头（1）、导冷支架Ⅰ（2）、导冷支架Ⅱ（6）之间设有定位凸台（16）以保证定位精度。
7.根据权利要求4所述的温度梯度型低温环境制备装置，其特征在于：所述的导冷支架Ⅰ（2）与导冷支架Ⅱ（6）的前端对称设置有台阶式夹持面，所述的台阶式夹持面包括第一夹持面（17）和第二夹持面（18），所述的第二夹持面（18）位于所述的第一夹持面（17）的外部，所述的深冷腔（8）连接于所述的第一夹持面（17），所述的二级低温屏蔽（12）连接于所述的第二夹持面（18）。
8.根据权利要求7所述的温度梯度型低温环境制备装置，其特征在于：所述的深冷腔（8）具有第一连接臂（19）和第二连接臂（20），所述的第一连接臂（19）和第二连接臂（20）分别连接于所述的第一夹持面（17）。
9.根据权利要求1所述的温度梯度型低温环境制备装置，其特征在于：所述的液封玻片（9）、诊断窗（11）、充气管（7）采用低温胶与深冷腔（8）密封粘合。
10.根据权利要求4所述的温度梯度型低温环境制备装置，其特征在于：所述的导冷支架Ⅰ（2）、导冷支架Ⅱ（6）上设置有凹槽（21），所述的凹槽（21）中安装温度传感器（3）和加热块（4）。
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