CN111929248A - 半导体冷热台 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种半导体冷热台主要由底壳（100）和上盖（200）组成，底壳（100）和上盖（200）组成密闭腔室，腔室可为被测样品提供所需的环境；底壳（100）内部有帕尔贴加热/冷却块（120）、XY微分移动滑块（130）以及样品载玻片夹持器（131）；底壳的侧壁（110）有温控接口（122），进出气口（111,112），冷却介质进出口（113,114,125,116，121,123），X轴微分移动尺（134）以及Y轴微分移动尺（135）；所述帕尔贴加热/冷却块（120）位于底壳（100）内部的底板上，对被测样品的温度控制；所述样品载玻片夹持器（131）固定在XY微分移动滑块（130）上；所述上盖（200）上有观察窗（210），在测试过程中，用于对被测器件的性能进行观察。
Description
技术领域
本发明涉及材料测试领域，尤其是涉及一种半导体冷热台。
技术背景
在材料检测试领域，冷热台是一种必不可少的工具，传统的冷热台采用加热丝和超低温介质来完成高温和低温的控制，低温介质价格昂贵，这样导致冷热台的使用成本增加。研究发现，相比传统的电热丝加热方式，采用帕尔贴芯片控温系统的半导体冷热台控温更加精准，使用更加方便，并且在样品区不大时具有明显的低成本优势；他们的另一个特色是可以将载玻片作为样品，并可通过XY移动尺对样品位置作精确定位，使用起来非常方便；应用范围非常广泛，可适用高分子/液晶、材料、光谱学、生物、医药、地质、食品、冷冻干燥、X光衍射等领域应用。
发明内容
本发明提供了一种半导体冷热台，采用帕尔贴(Peltier)精确控温系统，无需任何制冷剂，让整个实验过程能够在一个精确、恒定的温度下进行，从此告别实验温度无法精确控制，结果因温度不确定而无法精确计算的历史。
本发明的一种半导体冷热台，主要包括底壳和上盖，底壳和上盖组成密闭腔室，腔室可为被测样品提供所需的环境；底壳内部有帕尔贴加热/冷却块、XY微分移动滑块以及样品载玻片夹持器；底壳的侧壁有温控接口，进出气口，冷却介质进出口，X轴微分移动尺以及Y轴微分移动尺；所述帕尔贴加热/冷却块位于底壳内部的底板上，对被测样品的温度及进行控制；所述样品载玻片夹持器固定在XY微分移动滑块上；所述上盖上有观察窗，在测试过程中，用于对被测样品进行观察。
进一步地，其中，所述帕尔贴加热/冷却块内部有帕尔贴芯片、温度传感器和冷却液流道，对样品进行温度控制，全程温度精度为0.01℃。
进一步地，其中，XY微分移动滑块上有样品载玻片夹持器定位桩和样品滑架定位销钉，可以精密定位、移动腔室内的样品。
进一步地，其中，所述样品载玻片夹持器其与帕尔贴加热/冷却块的距离为1mm，可以确保帕尔贴加热/冷却块将温度传递样品。
进一步地，其中，所述样品载玻片夹持器为长方形形状，用于放置带有样品的显微镜载玻片。
进一步地，其中，所述底壳侧壁有温控系统接口，外接温控设备，温控设备控制帕尔贴加热/冷却块的温度，同时通过温度传感器实时获取温度，将温度反馈给温控系统，进行升温和降温控制及调节。
进一步地，其中，所述底壳侧壁有气体进出气口接口，为腔室提供所需的气氛环境。
进一步地，其中，所述底壳侧壁有循环冷却介质进出口，侧壁内有冷却流道，进出口与外部循环箱连接，防止外壳过热，样品不可控降温，实现循环制冷。
进一步地，其中，所述底壳侧壁的X轴微分移动尺和Y轴微分移动尺与XY微分移动滑块相连，对样品的X和Y方向进行调节,调节范围均为13mm。
本发明提出的半导体冷热台具有以下优点，内置帕尔贴(Peltier)精确控温系统，能对样品进行精确控温，并同时进行气氛控制和光学观察；让整个实验过程能够在一个精确、恒定的温度下进行，适用高分子/液晶、材料、光谱学、生物、医药、地质、食品、冷冻干燥、X光衍射等领域应用。
附图说明
参照附图下面说明本发明公开内容的具体内容，这将有助于更加容易地理解本发明公开内容的以上和其他目的、特点和优点。附图只是为了示出本发明公开内容的原理。在附图中不必依照比例绘制出单元的尺寸和相对位置。在附图中：图1是根据本发明实施例的半导体冷热台的结构图；
图2是根据本发明实施例的半导体冷热台的载玻片支架结构图；
图3是根据本发明实施例的半导体冷热台的循环冷却液流动方向图；
图4是根据本发明实施例的半导体冷热台总图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有开展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。
本发明提供了一种半导体冷热台，该冷热台能对样品进行精确控温，并同时进行气氛控制和光学观察；同时，该冷热台具有温度梯度小、精度高、高透光率、腔体环境可控、样品温度均匀性好等特点。
如图1-图4所示，根据本发明实施例一种半导体冷热台主要由底壳（100）和上盖（200）组成，底壳（100）和上盖（200）组成密闭腔室，腔室可为被测样品提供所需的环境；底壳（100）内部有帕尔贴加热/冷却块（120）、XY微分移动滑块（130）、样品载玻片夹持器（131）以及金属盖板（140）；底壳侧壁（110）有温控接口（122）、进出气口（111,112）、帕尔贴加热/冷却块（120）的循环冷却介质接口（121,123），底壳（100）的冷却液接口（113,114,115,116）、X轴微分移动尺（134）以及Y轴微分移动尺（135）；所述帕尔贴加热/冷却块（120）位于底壳（100）内部的底板上，用于对被测样品的温度控制；XY微分移动滑块（130）上有样品滑架的定位销钉（132）以及样品载玻片夹持器定位桩（133）；X轴微分移动尺（134）和Y轴微分移动尺（135）与XY微分移动滑块（130）连接，通过调节X轴微分移动尺（134）和Y轴微分移动尺（135）可以对样品进行固定和移动，X轴微分移动尺（134）和Y轴微分移动尺（135）的调节范围均为13mm；所述上盖（200）上有观察窗（210），在测试过程中，用于对被测样品的性能进行观察。
其中，帕尔贴加热/冷却块（120）内部有帕尔贴芯片、循环液通道和温度传感器（未示出），对样品进行温度控制，全程温度精度为0.01℃；帕尔贴芯片用于给帕尔贴加热/冷却块（120）进行加热或者制冷；循环液通道内部的液体对帕尔贴芯片进行降温；温度传感器检测帕尔贴加热/冷却块（120）的温度；帕尔贴芯片和温度传感器均通过温度控制器接口（122）与帕尔贴温控设备连接；所述温控设备用以显示温度传感器测得的温度，并对温度进行控制；温控设备向帕尔贴芯片供电，通过改变供电电流的大小对帕尔贴加热/冷却块（120）加热或制冷，并将温度传递给帕尔贴加热/冷却块（120）表面的样品，温度传感器实时检测帕尔贴加热/冷却块（120）的温度，并反馈给温控设备，根据实际需要对温度进行调节。
其中，所述半导体冷热台的底壳侧壁（110）设置有气体进出气口（130,131），气体由第一进气口（131）进入到平台内，进而充满腔室内部，最后从第一出气口（132）排出，第一进气口（131）通过进气管与外部气源连接，第一出气口（132）连接到废气回收装置。
图3示出了外部循环冷却介质的流向示意图，其中，所述半导体冷热台的底壳侧壁（110）内有循环冷却介质流道，所述循环冷却介质接口设置于底壳侧壁（110），所述循环冷却介质接口包括冷却介质第一进口（111），冷却介质第一出口（112），旁路冷却介质的为第二进口（115）和第二出口（114）；所述冷却介质流道的一端与所述冷却介质第一进口（111）相连，另一端与所述冷却介质第一出口（112）相连，第二进口（115）和第二出口（114）通过外部导管相连；循环冷却介质第三进口（121）和第三出口（123）分别于第二出口（114）和第二进口（115）通过外部导管连接，同时对壳体和帕尔贴加热/冷却块（120）进行降温。
优选地，X轴微分移动尺（134）和Y轴微分移动尺（135）与底壳内部的XY微分移动滑块（130）连接；XY微分移动滑块（130）上有样品载玻片夹持器定位桩（133）和样品滑架的定位销钉（132），样品载玻片夹持器（131）固定在滑块上，样品载玻片夹持器（131）其与帕尔贴加热/冷却块（120）的距离为1mm，可以确保帕尔贴加热/冷却块将温度传递样品；通过调节X轴微分移动尺（134）和Y轴微分移动尺（135）可以对样品进行移动，使样品在所需要的区域内移动；X轴和Y轴的调节范围均为13mm。
图4为一种半导体冷热台的总图，上盖（200）有可视窗（210），盖镶块（212），盖镶块（212）上有管夹固定器孔（213）；其中，可视窗（210）与帕尔贴加热/冷却块（120）相对应设置，可以通过可视窗（210）观察被检测样品的实时状态，从而可以使操作人员实时了解被检测样品的状态。使用窗口拆卸工具通过盖镶块（212）可以更换可视窗（210）的窗片。
应该理解，在不偏离本公开内容的精神的情况下，针对描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式与其他的特征相组合，或替代其他的特征。
以上结合附图对本公开内容进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本公开内容的保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本公开内容的精神和原理对本公开内容做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本公开内容的范围内。
Claims (9)
1.一种半导体冷热台，其特征在于，包括：底壳和上盖，底壳和上盖组成密闭腔室，腔室可为被测样品提供所需的环境；底壳内部有帕尔贴加热/冷却块、XY微分移动滑块以及样品载玻片夹持器；底壳的侧壁有温控接口，进出气口，冷却介质进出口，X轴微分移动尺以及Y轴微分移动尺；所述帕尔贴加热/冷却块位于底壳内部的底板上，对被测样品的温度控制；所述样品载玻片夹持器固定在XY微分移动滑块上；所述上盖上有观察窗，在测试过程中，用于对被测样品进行观察。
2.根据权利要求1所述一种半导体冷热台，其特征在于，所述帕尔贴加热/冷却块内部有帕尔贴芯片、温度传感器和冷却液流道，对样品进行温度控制，全程温度精度为0.01℃。
3.根据权利要求1所述一种半导体冷热台，其特征在于，XY微分移动滑块上有样品载玻片夹持器定位桩和样品滑架定位销钉，可以精密定位、移动腔室内的样品。
4.根据权利要求1所述一种半导体冷热台，其特征在于，所述样品载玻片夹持器其与帕尔贴加热/冷却块的距离为1mm，可以确保帕尔贴加热/冷却块将温度传递样品。
5.根据权利要求1所述一种半导体冷热台，其特征在于，所述样品载玻片夹持器为长方形形状，用于放置带有样品的显微镜载玻片。
6.根据权利要求1所述一种半导体冷热台，其特征在于，所述底壳侧壁有温控系统接口，外接温控设备，温控设备控制帕尔贴加热/冷却块的温度，同时通过温度传感器实时获取温度，将温度反馈给温控系统，进行升温和降温控制及调节。
7.根据权利要求1所述一种半导体冷热台，其特征在于，所述底壳侧壁有气体进出气口接口，为腔室提供所需的气氛环境。
8.根据权利要求1所述一种半导体冷热台，其特征在于，所述底壳侧壁有循环冷却介质进出口，侧壁内有冷却流道，进出口与外部循环箱连接，防止外壳过热，样品不可控降温，实现循环制冷。
9.根据权利要求1所述一种半导体冷热台，其特征在于，所述底壳侧壁的X轴微分移动尺和Y轴微分移动尺与XY微分移动滑块相连，对样品的X和Y方向进行调节,调节范围均为13mm。
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