CN110864069B - 一种综合腔减振系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种综合腔减振系统,主要包括超低振动制冷单元、振动隔离腔和样品腔,超低振动制冷单元包括隔声罩、制冷机、制冷机光学平台和真空罩a,真空罩a设置在制冷机光学平台上,制冷机设置在安装板上,在安装板与制冷机支架之间安装有低频减振器和柔性波纹管,制冷机支架底部通过二级减振座与制冷机光学平台连接;所述振动隔离腔通过隔振输液管与制冷机的输液管相连接,所述振动隔离腔由三维减振机构设置在样品腔浮动光学平台上,振动隔离腔中的液氦罐通过低温管路与高效换热器相连通,高效换热器通过柔性冷链与样品连接,传冷介质为高纯氦气。本发明能够降低振动对超高真空系统中综合腔的影响,大大提高实验检测精度。

Description

一种综合腔减振系统
技术领域
本发明涉及真空减振技术领域,具体是一种综合腔减振系统。
背景技术
超高真空系统是进行工件表面分析及研究的重要场所,超高真空传样系统是将不同的超高真空分析检测装置互联起来,使得待检测工件在超高真空的环境下传递到不同的分析检测装置中,从而进行不同类型的分析检测,传递效率高,实验效率高。
但是,超高真空系统中的一些机构,例如步进电机、制冷机、真空泵等,在工作过程中会产生振动,而振动会对部分分析检测装置造成一定的影响,进而影响实验结果的准确性。
有鉴于上述现有技术中存在的问题,本发明人结合相关制造领域多年的设计及使用经验,提供一种减振系统来降低振动对超高真空系统中综合腔的影响,以此来克服上述缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种降低超高真空系统中振动对综合腔的影响的振动系统,其通过多种减振结构相结合的方式以实现对综合腔进行减振,减振效果好,提高了样品的检测精度。
一种综合腔减振系统,该系统主要包括超低振动制冷单元、振动隔离腔和样品腔,所述超低振动制冷单元包括制冷机、制冷机光学平台和真空罩a,真空罩a设置在制冷机光学平台上,真空罩a内设置有冷屏a,制冷机设置在安装板上并贯穿制冷机支架进入冷屏a中,安装板与制冷机支架之间安装有由三个低频减振器组成的三角减振支撑结构,在安装板与制冷机支架之间于制冷机上均设置有柔性橡胶波纹管a,所述振动隔离腔通过隔振输液管与制冷机的输液管相连接,位于输液管与隔振输液管之间设置有柔性橡胶波纹管b,振动隔离腔中的真空罩b通过减振支撑架设置在样品腔浮动光学平台上,样品腔安装在样品腔浮动光学平台上,在振动隔离腔与样品腔之间设置有柔性波纹管c,振动隔离腔通过低温管路与高效换热器相连通,高效换热器通过柔性冷链与样品连接。
更进一步的,所述超低温制冷单元还包括隔声罩,所述隔声罩设置在制冷机的外部且与制冷机光学平台固定连接,该隔声罩为铝合金外壳。
更进一步的,所述制冷机可为GM制冷机,呈三角周向对称布置在安装板上。
更进一步的,制冷机支架为倒L型刚性结构,由水平部分和竖直部分一体成型形成。
更进一步的,所述三个低频减振器采用三角周向均匀间隔布置在制冷机支架与安装板之间
更进一步的,所述制冷机支架的底部通过设置二级减震座与制冷机光学平台连接。
更进一步的,所述振动隔离腔主要由真空罩b、冷屏b、液氦罐以及三维减振机构组成,其中液氦罐设置在冷屏b内部,冷屏b设置在真空罩b的内部,隔振输液管穿过真空罩b15和冷屏b后与冷屏b包裹着的液氦罐相连通。
更进一步的,所述三维减振机构包括三个竖立直板,真空罩b通过对置式波纹管减振结构分别与三个竖立直板相连接,即真空罩b通过三个相同的柔性橡胶波纹管d相应的与三个竖立直板分别连接,三个竖立直板均设置在样品腔浮动光学平台上。
更进一步的,所述冷屏a和冷屏b的材质均为无氧铜镀金,所述真空罩a和真空罩b均采用304不锈钢材质制成,所述液氦罐采用316不锈钢材质制成。
更进一步的,该系统采用纯氦气作为传冷介质。
本发明采用多种减振结构相结合的方式对综合腔进行减振,通过特殊的组合减振措施将制冷机振动源与样品进行隔离,通过振动隔离腔的设置将制冷设备与样品腔之间的振动进行隔离,并设置柔性橡胶波纹管以及使用高纯氦气作为传冷介质来避免相关器件间的直接接触,进而降低系统振动,大大的提高了样品的检测精度。
附图说明
图1为本发明综合腔减振系统的结构示意图;
图2为本发明综合腔减振系统中的超低振动制冷单元的结构示意图;
图3为本发明综合腔减振系统中的超低振动制冷单元的主视图;
图4为本发明综合腔减振系统中的超低振动制冷单元的俯视图;
图5为本发明综合腔减振系统中的隔离振动腔的结构示意图;
图6为本发明综合腔减振系统中的隔离振动腔的俯视图;
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下参照附图并举实施例,对本发明进一步详细说明。为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下参照附图并举实施例,对本发明进一步详细说明。需要说明的是,附图中未绘示或描述的实现方式,为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。
如图1-6所示,本发明中的综合腔减振系统主要包括三部分,即超低振动制冷单元、振动隔离腔8和样品腔9。其中用于为样品降温提供所需冷量的超低振动制冷单元包括隔声罩1、制冷机6、制冷机光学平台4,其中所述隔声罩1设置在制冷机6的外部且与制冷机光学平台4固定连接,该隔声罩1为铝合金外壳,以降低质量,便于拆卸,其内部贴有吸声棉,从而隔离制冷机在工作过程中的噪声,制冷机6可为GM制冷机,制冷机支架13为倒L型刚性结构,由水平部分和竖直部分一体成型形成,真空罩a2下部通过真空罩支架3设置在制冷机光学平台4上以隔离大地振动,真空罩a2内设置有冷屏a24,制冷机6安装在安装板11上并贯穿制冷机支架13的水平部分进入冷屏a24中,其中制冷机三角周向对称布置在安装板上,安装板6与制冷机支架水平部分之间安装有由三个低频减振器12组成的三角减振支撑结构,三个低频减振器采用三角周向均匀间隔布置在制冷机支架13与安装板11之间,同时在安装板11与制冷机支架水平部分之间于制冷机6上均设置有柔性橡胶波纹管a21,该柔性橡胶波纹管a一端与安装板11连接,另一端与制冷机支架13连接,以优化减振性能,从而大大降低了真空罩a2的振动。另外,制冷机支架13的底部通过设置二级减震座5与制冷机光学平台4连接,从而降低制冷机对于地面振动的影响。柔性橡胶波纹管具有柔性佳、密封性好等特点,具有较好的隔振性能。
所述振动隔离腔8主要由真空罩b15、冷屏b16、液氦罐17以及三维减振机构组成,用以进一步隔离超低振动制冷单元与样品腔9之间的振动,所述振动隔离腔8通过隔振输液管14与制冷机的输液管7相连接,输液管7将制冷液输送给振动隔离腔8的隔振输液管14,其中输液管7与隔振输液管14之间设置有柔性橡胶波纹管b22,以有效将制冷机与振动隔离腔进行隔离,降低隔离振动腔竖直方向的振动。液氦罐17设置在冷屏b16内部,冷屏b16设置在真空罩b15的内部,隔振输液管14穿过真空罩b15和冷屏b16后与冷屏b16包裹着的液氦罐17相连通,真空罩b15通过减振支撑架19设置在样品腔浮动光学平台10上,三维减振机构包括三个竖立直板20,真空罩b15通过对置式波纹管减振结构分别与三个竖立直板相连接,即真空罩b15通过三个相同的柔性橡胶波纹管d25相应的与三个竖立直板20分别连接,三个竖立直板20均设置在样品腔浮动光学平台10上,从而有效减低振动隔离腔水平各方向的振动。液氦罐17通过低温管路18与高效换热器相连通,在振动隔离腔与样品腔之间设置柔性波纹管c23以将振动隔离腔与样品腔进行隔离,高效换热器通过柔性冷链与样品连接,起到导冷和隔振的作用。样品腔9安装在样品腔浮动光学平台10上,用于样品放置、固定、测试等。所述冷屏a24和冷屏b16的材质均为无氧铜镀金,所述真空罩a2和真空罩b15均采用304不锈钢材质制成,所述液氦罐17采用316不锈钢材质制成。
该系统采用纯氦气作为传冷介质,进入超低振动制冷机后将循环氦气液化,通过输液管输送至振动隔离腔中的液氦罐内,最终通过低温管路将液体输送至样品腔的换热器位置,进而将冷量传递至样品,从而保证样品温度满足要求,气化后的氦气可以回到超低振动制冷机入口被重新冷却液化,或者回到气囊被重新纯化处理。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的范围之内。

Claims (8)

1.一种综合腔减振系统,其特征在于:该系统主要包括超低振动制冷单元、振动隔离腔(8)和样品腔(9),所述超低振动制冷单元包括制冷机(6)、制冷机光学平台(4)和真空罩a(2),真空罩a(2)设置在制冷机光学平台(4)上,真空罩a(2)内设置有冷屏a(24),制冷机(6)设置在安装板(11)上并贯穿制冷机支架(13)进入冷屏a(24)中,安装板(11)与制冷机支架(13)之间安装有由三个低频减振器(12)组成的三角减振支撑结构,在安装板(11)与制冷机支架(13)之间于制冷机(6)上均设置有柔性橡胶波纹管a(21),所述振动隔离腔(8)通过隔振输液管(14)与制冷机(6)的输液管(7)相连接,位于输液管(7)与隔振输液管(14)之间设置有柔性橡胶波纹管b(22),振动隔离腔(8)中的真空罩b(15)通过减振支撑架(19)设置在样品腔浮动光学平台(10)上,样品腔(9)安装在样品腔浮动光学平台(10)上,在振动隔离腔与样品腔之间设置有柔性波纹管c(23),振动隔离腔通过低温管路(18)与高效换热器相连通,高效换热器通过柔性冷链与样品连接,所述振动隔离腔(8)主要由真空罩b(15)、冷屏b(16)、液氦罐(17)以及三维减振机构组成,其中液 氦罐(17)设置在冷屏b(16)内部,冷屏b(16)设置在真空罩b(15)的内部,隔振输液管(14)穿过真空罩b(15)和冷屏b(16)后与冷屏b(16)包裹着的液氦罐(17)相连通,所述三维减振机构包括三个竖立直板(20),真空罩b(15)通过对置式波纹管减振结构分别与三个竖立直板相连接,即真空罩b(15)通过三个相同的柔性橡胶波纹管d(25)相应的与三个竖立直板(20)分别连接,三个竖立直板(20)均设置在样品腔浮动光学平台(10)上。
2.如权利要求1所述的综合腔减振系统,其特征在于:所述超低振动制冷单元还包括隔声罩(1),所述隔声罩1设置在制冷机(6)的外部且与制冷机光学平台(4)固定连接,该隔声罩(1)为铝合金外壳。
3.如权利要求1所述的综合腔减振系统,其特征在于:所述制冷机(6)为GM制冷机,呈三角周向对称布置在安装板(11)上。
4.如权利要求1所述的综合腔减振系统,其特征在于:制冷机支架(13)为倒L型刚性结构,由水平部分和竖直部分一体成型形成。
5.如权利要求1所述的综合腔减振系统,其特征在于:所述三个低频减振器(12)采用三角周向均匀间隔布置在制冷机支架(13)与安装板(11)之间。
6.如权利要求1所述的综合腔减振系统,其特征在于:所述制冷机支架(13)的底部通过设置二级减震座(5)与制冷机光学平台(4)连接。
7.如权利要求1所述的综合腔减振系统,其特征在于:所述冷屏a(24)和冷屏b(16)的材质均为无氧铜镀金,所述真空罩a(2)和真空罩b(15)均采用304不锈钢材质制成,所述液氦罐(17)采用316不锈钢材质制成。
8.如权利要求1-7任一项所述的综合腔减振系统,其特征在于:该系统采用纯氦气作为传冷介质。
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