CN204964423U - 一种电子轰击式高低温两用样品架 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于超高真空设备的样品测试领域，特别涉及一种电子轰击式高低温两用样品架。固定架的前部连接电子轰击式高温样品台，固定架的后部连接低温样品台，固定架的后端连接样品轴的前端，样品轴的后端连接进水管与出水管。高温实验采用电子轰击式的加热方式对样品进行加热，使得样品可以均匀、快速地受热，且加热的过程有量化显示，具有很好的加热可控性；样品冷却上的优势体现在，无氧铜样品架与压片之间设有加热穿线陶瓷，若样品温度较过低，可对加热穿线陶瓷内的微热电阻丝通电，立即中和冷却温度，若样品温度较高，则可继续降温水冷，进而准确控制样品托及样品的温度。装置灵活性好，样品受热均匀，导热速度快，热损少，稳定性高。

Description

一种电子轰击式高低温两用样品架

技术领域

本实用新型属于超高真空设备的样品测试领域，特别涉及一种高低温两用样品架。

背景技术

超高真空技术目前已经是表面科学、半导体应用、高能粒子加速器、核聚变研究装置和宇宙开发领域不可或缺的技术。应用超高真空技术，需要在超高真空系统中进行。

超高真空系统主要由真空腔体、真空泵、真空计、真空阀门、各种运动导入器、连接导管以及电气控制系统构成。真空本身没有意义，在真空环境中完成工作才赋予其真正的价值。

大部分的超高真空实验都是围绕实验样品来进行的。很多情况下，既需要对样品进行“热实验”，又需要对样品进行“冷实验”。这就要求样品所处环境，在一个较大的温度变化范围内。热传递的方式有三种：热传导、热辐射、热对流。在超高真空设备中，多以热辐射的方式为主。从本质上讲，以电子轰击的方式对导热挡板和样品托、样品进行加热，就是利用热辐射的方式进行热传递的。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种电子轰击式高低温两用样品架，使电阻丝、导热挡板、连接座之间形成极大的电压差，利用电子轰击的方式对导热挡板、样品托进行加热，进而实现对样品的加热，低温实现以循环水冷的方式完成，以热传导方式，通过无氧铜样品架对样品进行冷却降温。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：一种电子轰击式高低温两用样品架，其特征在于：固定架的前部连接用于“热实验”的电子轰击式高温样品台，固定架的后部连接用于“冷实验”的低温样品台，电子轰击式高温样品台包括样品托的下部连接导热挡板，导热挡板的下部连接绕线陶瓷，绕线陶瓷上缠绕连接电阻丝，电阻丝的末端接地，绕线陶瓷的下部连接连接座，连接座的下部连接蓝宝石绝缘支撑，蓝宝石绝缘支撑的下部连接至少1块热辐射板，低温样品台包括无氧铜样品架的下端连接热电偶穿线陶瓷Ⅱ，无氧铜样品架的下部连接加热穿线陶瓷，无氧铜样品架的一侧连接样品轴内的无氧铜冷头，无氧铜冷头与进水管、出水管相连形成冷却液循环室，电子轰击式高温样品台与低温样品台之间为接线座，接线座通过陶瓷垫片连接于固定架之上，样品轴套装法兰，法兰上连接电极、热电偶法兰接口。

进一步地，所述电子轰击式高温样品台包括热辐射板的下部连接固定座，固定座与固定架相连，固定座的下部连接陶瓷支撑，陶瓷支撑与热电偶穿线陶瓷Ⅰ相连，热电偶穿线陶瓷Ⅰ的上端与样品托相连。

进一步地，所述低温样品台包括热电偶穿线陶瓷Ⅱ的下端通过滑动固定件与固定架相连，无氧铜样品架的下部通过加热穿线陶瓷与压片相连，无氧铜样品架的一侧连接样品托压片（26）。

进一步地，所述热辐射板为钽质热辐射板，热辐射板的长边折弯、短边折叠，热辐射板的数量为2~6块。

进一步地，所述导热挡板为半包围状。

进一步地，所述无氧铜样品架与无氧铜冷头之间为螺纹连接。

本实用新型高温实验的实现以适宜样品材料的方式，采用电子轰击式的加热方式对样品进行加热，使得样品可以均匀、快速地受热，且加热的过程有量化显示，具有很好的加热可控性；本实用新型在样品冷却上的优势体现在，无氧铜样品架与压片之间设有加热穿线陶瓷，若样品温度较过低，可对加热穿线陶瓷内的微热电阻丝通电，立即中和冷却温度，若样品温度较高，则可继续降温水冷，进而准确控制样品托及样品的温度。

本实用新型的有益效果可总结为：

1）装置的灵活性好，拆装方便；

2）样品受热均匀，热效率高；

3）加热装置离样品托和样品比较近，并且安装有一定量热辐射遮挡板，大大减少了不必要的热量损失；

4）使用了热导率高的材料作为样品架，导热速度快，自身的热损少；

5）装置整体采用金属材料和高熔沸点的材料，并使用金属密封，可进行高温烘烤；

6）通过对电源输出电流、电压的调整，可以对加热速度进行控制；

7）若需要更低的实验温度，可将冷却液更换为液氮，甚至液氦，实验的延展性更好；

8）加热样品台和水冷样品台，距离较近，且高度一致，可通过简单的驱动装置，将样品在两个样品台上传递，使传样变得简单易行；

9）加热样品台和冷却样品台下都安装有热电偶测温装置，可以实时测得样品台的温度，对实验的操作有指导性意义，有效避免了盲目操作，提高了实验的成功率；

10）既可以对样品进行加热、也可以对样品进行冷却，这就使能量可以在一个闭环内完成循环，即可在不影响起塔腔室的情况下自我中和掉加热或冷却的能量。

附图说明

图1是一种电子轰击式高低温两用样品架的整体结构示意图。

图2是一种电子轰击式高低温两用样品架的主体剖视图。

图中：1.电子轰击式高温样品台，2.低温样品台，3.样品轴，4.法兰，5.电极、热电偶法兰接口，6.进水管,7.导热挡板，8.连接座，9.固定座，10.蓝宝石绝缘支撑，11.绕线陶瓷，12.陶瓷支撑，13.热电偶穿线陶瓷Ⅰ，14.电阻丝，15.热辐射板，16.样品托，17.接线座，18.陶瓷压片，19.固定架，20.热电偶穿线陶瓷Ⅱ，21.滑动固定件，22.加热穿线陶瓷，23.压片，24.无氧铜样品架，25.无氧铜冷头，26.样品托压片，27.冷冻液循环室，28.出水管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明，但本实用新型并不局限于具体实施例。

实施例1

如图1~图2所示的一种电子轰击式高低温两用样品架，固定架19的前端连接电子轰击式高温样品台1，固定架19的后端连接低温样品台2，固定架19连接样品轴3，样品轴3连接进水管6与出水管28，电子轰击式高温样品台1与低温样品台2之间为接线座17，接线座17通过陶瓷垫片18连接于固定架19之上，样品轴3连接法兰4，法兰4上连接电极、热电偶法兰接口5。

电子轰击式高温样品台1包括样品托16的下部连接半包围状的导热挡板7，将导热挡板7设计成半包围的形状，是由于此种形状的结构能有效地留存下部向上辐射的热量，并有指向性的辐射给样品托16和样品，使得热效率大大提高，对加热的效果大有裨益。导热挡板7的下部连接绕线陶瓷11，绕线陶瓷11上缠绕连接电阻丝14，绕线陶瓷11的下部连接连接座8，连接座8的下部连接蓝宝石绝缘支撑10，蓝宝石绝缘支撑10的下部连接4块热辐射板15，蓝宝石绝缘支撑10起到对连接座8与热辐射板15的绝缘作用，热辐射板15的材料为钽，热辐射板15的长边折弯、短边折叠，从而保证每块热辐射板15之间的间隔，热辐射板15的下部连接固定座9，固定座9与固定架19相连，固定座9的下部连接陶瓷支撑12，陶瓷支撑12与热电偶穿线陶瓷Ⅰ13相连，热电偶穿线陶瓷Ⅰ13的上端与样品托16相连。

低温样品台2包括热电偶穿线陶瓷Ⅱ20的下端通过滑动固定件21与固定架19相连，热电偶穿线陶瓷Ⅱ20的上端连接无氧铜样品架24，无氧铜样品架24的下部通过加热穿线陶瓷22与压片23相连，无氧铜样品架24的一侧连接样品托压片26，无氧铜样品架24的另一侧连接样品轴3，样品轴3内为无氧铜冷头25与无氧铜样品架24螺纹连接，无氧铜冷头25与进水管6、出水管28相连形成冷却液循环室27。

利用所述的一种电子轰击式高低温两用样品架进行实验时，电源接出导线，连接接线座17，对导热挡板7加高压，电阻丝14在绕线陶瓷11上往复绕线，最终接地，即形成了导热挡板7、连接座8与电阻丝14之间的极大压差，致使电阻丝14大量放电，实现对样品托16、样品的电子轰击加热。电子轰击产生的热量经连接座8辐射至热辐射板15，多层的热辐射板15又将热量留存，并向上辐射，给样品托16、样品加热，实现热损的有效控制。测温热电偶穿过热电偶穿线陶瓷Ⅰ13与样品托16接触，用以实时测得电子轰击式高温样品台1的温度。通过温度的变化，调整对导热挡板7所加电流、电压的大小，实现高温试验的控制。

高温区的实验完成后，通过驱动装置，将样品从电子轰击式高温样品台1上取出，并安装至低温样品台2上，进水管6、出水管28与无氧铜冷头25钎焊形成冷却液循环室27。进水管6向冷却液循环室27内不断注水，同时出水管28不断将冷却升温后的水排出，如此循环，将进水速度控制在一定范围内，使冷却液循环室27处于满水状态。

冷水通过热传导的方式将无氧铜样品架24冷却，无氧铜样品架24继续以热传导和热辐射的形式，将样品托及样品冷却至所需温度。此外，在无氧铜样品架24和压片23之间还设置有加热穿线陶瓷22，若样品温度过低，可对加热穿线陶瓷22内的微热电阻丝通电，可立即中和冷却温度，若样品温度较高，则可继续降温水冷。热电偶穿线陶瓷Ⅱ20通过滑动固定件21可滑动的连接于固定架19上。测温热电偶穿过热电偶穿线陶瓷Ⅱ20固定在无氧铜样品架24的下部，实现冷却温度的实时监测。

实施例2

本实施例中所述的一种电子轰击式高低温两用样品架的各部件的连接方式、实验过程均与实施例1中相同，不同的技术参数为：热辐射板15的数量为2块。

实施例3

本实施例中所述的一种电子轰击式高低温两用样品架的各部件的连接方式、实验过程均与实施例1中相同，不同的技术参数为：热辐射板15的数量为6块。

以上内容是结合优选技术方案对本发明所做的进一步详细说明，不能认定发明的具体实施仅限于这些说明。对本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出简单的推演及替换，都应当视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种电子轰击式高低温两用样品架，其特征在于：固定架(19)的前部连接用于“热实验”的电子轰击式高温样品台(1)，固定架(19)的后部连接用于“冷实验”的低温样品台(2)，电子轰击式高温样品台(1)包括样品托(16)的下部连接导热挡板(7)，导热挡板(7)的下部连接绕线陶瓷(11)，绕线陶瓷(11)上缠绕连接电阻丝(14)，电阻丝(14)的末端接地，绕线陶瓷(11)的下部连接连接座(8)，连接座(8)的下部连接蓝宝石绝缘支撑(10)，蓝宝石绝缘支撑(10)的下部连接至少1块热辐射板(15)，低温样品台(2)包括无氧铜样品架(24)的下端连接热电偶穿线陶瓷Ⅱ(20)，无氧铜样品架(24)的下部连接加热穿线陶瓷(22)，无氧铜样品架(24)的一侧连接样品轴(3)内的无氧铜冷头(25)，无氧铜冷头(25)与进水管(6)、出水管(28)相连形成冷却液循环室(27)，电子轰击式高温样品台(1)与低温样品台(2)之间为接线座(17)，接线座(17)通过陶瓷垫片(18)连接于固定架(19)之上，样品轴(3)套装法兰(4)，法兰(4)上连接电极、热电偶法兰接口(5)。

2.根据权利要求1所述的一种电子轰击式高低温两用样品架，其特征在于：所述电子轰击式高温样品台(1)包括热辐射板(15)的下部连接固定座(9)，固定座(9)与固定架(19)相连，固定座(9)的下部连接陶瓷支撑(12)，陶瓷支撑(12)与热电偶穿线陶瓷Ⅰ(13)相连，热电偶穿线陶瓷Ⅰ(13)的上端与样品托(16)相连。

3.根据权利要求1所述的一种电子轰击式高低温两用样品架，其特征在于：所述低温样品台(2)包括热电偶穿线陶瓷Ⅱ(20)的下端通过滑动固定件(21)与固定架(19)相连，无氧铜样品架(24)的下部通过加热穿线陶瓷(22)与压片(23)相连，无氧铜样品架(24)的一侧连接样品托压片(26)。

4.根据权利要求1至3任一所述的一种电子轰击式高低温两用样品架，其特征在于：所述热辐射板(15)为钽质热辐射板，热辐射板(15)的长边折弯、短边折叠，热辐射板(15)的数量为2～6块。

5.根据权利要求1至3任一所述的一种电子轰击式高低温两用样品架，其特征在于：所述导热挡板(7)为半包围状。

6.根据权利要求1至3任一所述的一种电子轰击式高低温两用样品架，其特征在于：所述无氧铜样品架(24)与无氧铜冷头(25)之间为螺纹连接。