CN110658352A - 一种进样装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种进样装置，包括用于盛放液体样品的容器和一端与所述容器内部连通的进液管；一端伸入所述容器的进气管，所述进气管位于所述容器内的端部连接有鼓泡球；一端与所述容器内部连通的出气管，且所述鼓泡球低于所述出气管的进口设置；制冷部件，所述制冷部件用于给所述容器内的液体样品降温；温度控制器，所述温度控制器用于切换所述制冷部件的工作状态以使所述容器内的液体样品的温度保持在预设温度范围内。当容器内的液体样品的温度不在预设温度范围内时，则温度控制器使制冷部件运行以给容器内的液体样品降温。如此可以保证容器内的液体样品的温度保持在预设温度范围，进而可以使容器内的液体样品能够以符合要求的浓度进样。

Description

一种进样装置
技术领域
本发明涉及气相反应动力学技术领域，更具体地说，涉及一种进样装置。
背景技术
在气相反应动力学实验研究中，样品必须以气态方式进入真空系统。当反应物为气体时，气体分子通常可直接经脉冲阀超声射流进入反应腔室。但是在一些情况下，我们所研究的反应物是液体，此时就需要利用载气(一般是氩气或氦气等惰性气体)将反应物蒸汽载入反应室。由于反应物的进样浓度是实验中一个十分重要的参数，并且有些实验需要反应物以相对低的浓度和压力进样，从而减少在超声射流进样中团簇的生成。反应物为液体时，液体样品的饱和蒸汽压与温度存在一定的关系，即lg P＝A-B/(t+C)，当室温下的液体饱和蒸汽压过高而不能直接满足实验进样需求时，我们需要对液体样品进行冷却并控温，以使液体样品以符合要求的浓度进样。然而，现有技术中还无法实现对液体样品进行冷却的进样装置。
综上所述，如何对液体样品进行冷却并控温以使液体样品以符合要求的浓度进样，是目前本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种进样装置，该进样装置的结构设计可以对液体样品进行冷却并控温以使液体样品以符合要求的浓度进样。
为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：
一种进样装置，包括：
用于盛放液体样品的容器和一端与所述容器内部连通的进液管；
一端伸入所述容器的进气管，所述进气管位于所述容器内的端部连接有鼓泡球；
一端与所述容器内部连通的出气管，且所述鼓泡球低于所述出气管的进口设置；
制冷部件，所述制冷部件用于给所述容器内的液体样品降温；
温度控制器，所述温度控制器用于切换所述制冷部件的工作状态以使所述容器内的液体样品的温度保持在预设温度范围内。
优选地，上述进样装置中，所述温度控制器包括热电偶和控制器，所述控制器用于接收所述热电偶测得温度值，若所述热电偶测得温度值不在预设温度范围内，所述控制器控制所述制冷部件继续制冷；若所述热电偶测得温度值在预设温度范围内，所述控制器控制所述制冷部件停机。
优选地，上述进样装置中，所述温度控制器能够控制所述制冷部件与电源之间的通断，以给所述制冷部件供电使其继续制冷或给所述制冷部件断电使其停机。
优选地，上述进样装置中，所述制冷部件为半导体制冷片，所述半导体制冷片的冷端贴在所述容器的外壁上。
优选地，上述进样装置中，所述半导体制冷片的冷端还涂敷有导热硅脂。
优选地，上述进样装置中，所述半导体制冷片的热端连接有散热片，所述半导体制冷片的热端涂敷有导热硅脂。
优选地，上述进样装置中，所述进气管上设置有流量阀。
优选地，上述进样装置中，所述进液管的进口端还设置有盲堵。
优选地，上述进样装置中，所述容器、进液管、出气管和进气管的材质均为不锈钢。
优选地，上述进样装置中，所述出气管的末端连接有铜管，且所述铜管的另一端与脉冲阀相连接。
应用上述实施例提供的进样装置时，当室温下容器内的液体样品饱和蒸汽压过高而不能直接满足实验进样需求时，可以利用温度控制器使制冷部件运行以给容器内的液体样品降温，直至容器内的液体样品的温度降至预设温度范围内。充分混合后带有特定浓度液体样品蒸汽的载气通过出气管不断输出，带有液体样品的混合气体通过管路即可进入反应腔。即当容器内的液体样品的温度不在预设温度范围内时，则温度控制器使制冷部件运行以给容器内的液体样品降温；当容器内的液体样品的温度在预设温度范围内时，则温度控制器使制冷部件停机。如此可以保证容器内的液体样品的温度保持在预设温度范围，进而可以使容器内的液体样品能够以符合要求的浓度进样。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明实施例提供的进样装置的结构示意图。
在图1中：
1-容器、2-进气管、3-出气管、4-进液管、5-半导体制冷片、6-散热片、7-热电偶、8-温度控制器。
具体实施方式
本发明的目的在于提供一种进样装置，该进样装置的结构设计可以对液体样品进行冷却并控温以使液体样品以符合要求的浓度进样。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”和“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或元件必须具有特定方位、以特定的方位构成和操作，因此不能理解为本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参阅图1，本发明实施例提供的进样装置主要用于使液体样品以符合要求的浓度进样。上述进样装置包括容器1、进液管4、进气管2、出气管3、制冷部件和温度控制器8。其中，容器1用于盛放液体样品，进液管4的一端与容器1内部连通。即进液管4的出口与容器1内部连通，以使液体样品能够经进液管4进入容器1中。
进气管2的一端伸入容器1内部，进气管2的另一端位于容器1外侧。即进气管2的进口位于容器1外侧，进气管2的出口位于容器1内部。并且进气管2位于容器1内的端部连接有鼓泡球，即进气管2的出口与鼓泡球连接。载气经进气管2和鼓泡球进入到容器1内并进入液体样品中。该处需要说明的是，使用时，容器1内的液体样品的液面应该高于鼓泡球。鼓泡球上面有多个小孔，可以保证载气与液体样品充分混合达到平衡。进气管2的进口通过铜管与载气瓶连接。
出气管3的一端与容器1内部连通，并且鼓泡球低于出气管3的进口设置。使用时，容器1内的液体样品的液面应该高于鼓泡球且低于出气管3的进口。出气管3的进口位于容器1内部，出气管3的出口位于容器1外部。
制冷部件用于给容器1内的液体样品降温，即当制冷部件运行时，其可以使容器1内的液体样品降温。温度控制器8用于切换制冷部件的工作状态以使容器1内的液体样品的温度保持在预设温度范围内。即当容器1内的液体样品的温度不在预设温度范围内时，则温度控制器8使制冷部件运行以给容器1内的液体样品降温；当容器1内的液体样品的温度在预设温度范围内时，则温度控制器8使制冷部件停机。
应用上述实施例提供的进样装置时，当室温下容器1内的液体样品饱和蒸汽压过高而不能直接满足实验进样需求时，可以利用温度控制器8使制冷部件运行以给容器1内的液体样品降温，直至容器1内的液体样品的温度降至预设温度范围内。充分混合后带有特定浓度液体样品蒸汽的载气通过出气管3不断输出，带有液体样品的混合气体通过管路即可进入反应腔。即当容器1内的液体样品的温度不在预设温度范围内时，则温度控制器8使制冷部件运行以给容器1内的液体样品降温；当容器1内的液体样品的温度在预设温度范围内时，则温度控制器8使制冷部件停机。如此可以保证容器1内的液体样品的温度保持在预设温度范围，进而可以使容器1内的液体样品能够以符合要求的浓度进样。
在一具体实施例中，温度控制器8包括热电偶7和控制器，控制器用于接收热电偶7测得温度值，若热电偶7测得温度值不在预设温度范围内，控制器控制制冷部件继续制冷；若热电偶7测得温度值在预设温度范围内，控制器控制所述制冷部件停机。
进一步地，温度控制器8能够控制制冷部件与电源之间的通断，以给制冷部件供电使其继续制冷或给制冷部件断电使其停机。即温度控制器8与制冷部件的电源线连接，当容器1内的液体样品的温度在预设温度范围内时，温度控制器8给制冷部件断电使其停机；当容器1内的液体样品的温度不在预设温度范围内时，温度控制器8使电源给制冷部件供电使其运行。当然，温度控制器8也可以直接给电源或制冷部件发送信号，以控制制冷部件的工作状态，在此不作限定。
温度控制器8还可以为其它形式，在此不作限定。
优选地，制冷部件可以为半导体制冷片5，并且半导体制冷片5的冷端贴在容器1的外壁上。
为了提高制冷效率，半导体制冷片5的冷端还涂敷有导热硅脂，以加快半导体制冷片5的冷端与容器1的热交换。
另外，为了使半导体制冷片5的热端快速散热，半导体制冷片5的热端可以连接有散热片6，散热片6可以为翅片等任意形式，在此不作限定。
同样地，也可以在半导体制冷片5的热端涂敷有导热硅脂，以加快半导体制冷片5的热端与散热片6的热交换，进而散热效率。
为了控制载气的流速，还可以在进气管2上设置有流量阀。利用流量阀控制载气的流速，实现载气与液体样品蒸汽即CS2蒸汽以特定比例充分混合，混合气体再通过输出管路输出。
液体样品注入完毕后，还可以在进液管4的进口端设置盲堵，以对进液管4的进口端进行密封，防止漏气。当然，进液管4的进口端还可以通过阀门密封，在此不作限定。
优选地，容器1、进液管4、出气管3和进气管2的材质可以均为不锈钢。或者，容器1、进液管4、出气管3和进气管2的材质可以为其它金属，在此不作限定。容器1可以为正方体状，在此不作限定。进气管2和出气管3的管径可以为1/4英寸，进液管4的管径可以为1/2英寸。
进一步地，出气管3的末端连接有铜管。铜管末端与脉冲阀相连，以实现超声射流分子束进样。
在一示范实施例中，液体样品为CS2，载气为氦气。首先将一定量的CS2溶液倒入容器1内，使其液面没过鼓泡球，且不高于出气管3。为了得到适合浓度的CS2分子束源，先要计算CS2溶液需要维持的温度。若将氦气作为载气，设置压强700torr左右，为了得到3％-4％CS2/Ar混合气体，此时的饱和蒸汽压为26torr左右，通过公式计算得到CS2溶液温度应为-30℃可满足对CS2蒸汽压的要求。
因此将温度控制器8的温度设定为-30℃，接通电源后制冷片开始工作，一段时间后温度可冷却到-30℃，稳定后利用流量阀监控氦气的压强为700torr左右，通过进气口进入容器1内，通过鼓泡球与CS2溶液充分混合，达到平衡后，氦气带走约26torr的CS2气体分子，即得到3％-4％CS2/Ar混合气体，最终经出气管3路通过脉冲阀绝热膨胀进入反应腔。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种进样装置，其特征在于，包括：
用于盛放液体样品的容器(1)和一端与所述容器(1)内部连通的进液管(4)；
一端伸入所述容器(1)的进气管(2)，所述进气管(2)位于所述容器(1)内的端部连接有鼓泡球；
一端与所述容器(1)内部连通的出气管(3)，且所述鼓泡球低于所述出气管(3)的进口设置；
制冷部件，所述制冷部件用于给所述容器(1)内的液体样品降温；
温度控制器(8)，所述温度控制器(8)用于切换所述制冷部件的工作状态以使所述容器(1)内的液体样品的温度保持在预设温度范围内。
2.根据权利要求1所述的进样装置，其特征在于，所述温度控制器(8)包括热电偶(7)和控制器，所述控制器用于接收所述热电偶(7)测得温度值，若所述热电偶(7)测得温度值不在预设温度范围内，所述控制器控制所述制冷部件继续制冷；若所述热电偶(7)测得温度值在预设温度范围内，所述控制器控制所述制冷部件停机。
3.根据权利要求2所述的进样装置，其特征在于，所述温度控制器(8)能够控制所述制冷部件与电源之间的通断，以给所述制冷部件供电使其继续制冷或给所述制冷部件断电使其停机。
4.根据权利要求1所述的进样装置，其特征在于，所述制冷部件为半导体制冷片(5)，所述半导体制冷片(5)的冷端贴在所述容器(1)的外壁上。
5.根据权利要求4所述的进样装置，其特征在于，所述半导体制冷片(5)的冷端还涂敷有导热硅脂。
6.根据权利要求4所述的进样装置，其特征在于，所述半导体制冷片(5)的热端连接有散热片(6)，所述半导体制冷片(5)的热端涂敷有导热硅脂。
7.根据权利要求1所述的进样装置，其特征在于，所述进气管(2)上设置有流量阀。
8.根据权利要求1所述的进样装置，其特征在于，所述进液管(4)的进口端还设置有盲堵。
9.根据权利要求1所述的进样装置，其特征在于，所述容器(1)、进液管(4)、出气管(3)和进气管(2)的材质均为不锈钢。
10.根据权利要求1所述的进样装置，其特征在于，所述出气管(3)的末端连接有铜管，且所述铜管的另一端与脉冲阀相连接。
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