CN205959102U - 一种基于半导体制冷技术的微型温控腔 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于半导体制冷技术的微型温控腔，包括：温控平台；半导体TEC，所述半导体TEC基于半导体加热制冷技术，用于直接将热量传导给待测样品，或从待测样品中导出；冷却水路，所述冷却水路用于将半导体TEC产生的热量导出；控制柜，所述控制柜用于设定温控平台的温度并根据设定温度直接控制温控平台的温度变化；冷却水路；微型腔盖，所述微型腔盖用于保证温控平台上的样品周围的空气与外界隔绝以保证温度稳定性和防止样品结霜，微型腔盖上开有测试口以便实验用仪器伸入测试数据。

Description

一种基于半导体制冷技术的微型温控腔

技术领域

本实用新型涉及检测技术领域，尤其涉及半导体和平板显示检测技术。

背景技术

对于片状样品，如LCD屏幕、半导体晶圆，目前越来越多的检测实验对温度提出了严苛的要求，传统温控实验使用温控箱，传统温控箱体积大，密封无开口，且只能依靠空气热传导而无法直接迅速地将发热元件热量带走，实验仪器探头无法放进温箱测试实验数据，无法满足实验要求。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于半导体制冷技术的微型温控腔，该装置设有可密封的测试口让实验仪器探头伸入温控腔用以量测数据，同时具备传统温箱密封保温的特点，而且温控腔实际体积非常小，能快速精确控制待测样品的温度，满足各类实验要求。

发明内容

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

对样品的控温使用温控平台（图1中1）实现，所述温控平台用于直接与样品进行热交换，温控平台表面埋有热敏电阻（图1中2），所述热敏电阻用于实时监测温控平台的温度是否为预设温度,样品温控范围为-40^oC至+150^oC。

温控平台下方贴有半导体TEC（图1中3），所述半导体TEC用于直接将热量传导至温控平台，或从温控平台中导出，其接触面涂有导热硅脂。

半导体TEC下方有冷却水路（图1中4），所述冷却水路用于在制冷时将半导体TEC产生的热量导出，其接触面涂有导热硅脂。

温控平台四周有外壳平台（图1中5），所述外壳平台用于增大实验操作的面积以便放置其他测试必须的物品。

外壳平台上盖有微型腔盖（图1中6），所述微型腔盖全面覆盖温控平台，用于隔绝外接空气保证温度稳定性并在低温实验时防止样品表面结霜，腔盖周围设有气道（图1中7）和气孔（图1中8），所述气道和气孔用于对腔内通入CDA或者经过温度控制的其他气体，微型腔盖顶部开有测试口（图1中9），所述测试口用于实验仪器探头伸入腔内测试实验数据，实验仪器探头装有配套密封环以密封腔盖顶部的测试口保证密封。

半导体TEC，热敏电阻，冷却水路以及微型腔盖的气道都连接至控制柜（图2中1），所述控制柜有控制器（图2中2），所述控制器通过热敏电阻测温，控制半导体TEC工作电流以对温控平台进行控温，实时温度显示及设置提示等均由按键显示器或触摸屏实现；冷水机（图2中3），所述冷水机为半导体制冷时的必要设备，用于使冷却水路的循环水降温；空气流量调节器（图2中4），所述空气流量调节器用于调节密封腔盖中气孔的空气流量。

优选的，上述微型温控腔中，所述半导体TEC为多层半导体TEC；

优选的，上述微型温控腔中，所述温控平台表面为铝合金或紫铜；

优选的，上述微型温控腔中，所述热敏电阻为铂电阻；

优选的，上述微型温控腔中，所述微型腔盖材料为有机玻璃；

优选的，上述微型温控腔中，所述微型腔盖可左右两瓣拆开，并可用磁铁吸合以便放置样品；

优选的，上述微型温控腔中，所述控制柜与所述温控平台连接用的电路，水路，气路加装护套管。

在进行温控实验时，先将样品放置在所述温控平台上，盖上所述微型腔盖，打开所述空气流量计并调节流量，开始并始终向腔内吹CDA，保证一定正压，将实验仪器探头伸入腔内并自动密封腔体后，设定样品所需温度，待所述控制器显示屏显示温度达到并稳定后可进行相应测试，这样便可保证测量结果精确。

附图说明

图1 本实用新型中描述微型温控腔结构示意图

图中：1、温控平台；2、热敏电阻；3、半导体TEC；4、冷却水路；5、外壳平台；6、微型腔盖；7、气道；8、气孔；9、测试口。

图2 本实用新型中描述控制柜示意图

图中：1、控制柜；2、控制器；3、冷水机；4空气流量调节器。

具体实施方式

一种基于半导体制冷技术的微型温控腔，可以对片状样品做温控实验，对样品的控温使用温控平台实现，所述温控平台用于直接与样品进行热交换，在此实施例中为阳极氧化的铝合金，温控平台表面埋有热敏电阻，所述热敏电阻用于实时监测温控平台的温度，在此实施例中为铂电阻，样品温控范围为-40 ^oC至+150 ^oC。

温控平台下方贴有多层半导体TEC，所述半导体TEC用于直接将热量传导至温控平台，或从温控平台中导出，其接触面涂有导热硅脂。

半导体TEC下方有冷却水路，所述冷却水路用于在制冷时将半导体TEC产生的热量导出，其接触面涂有导热硅脂。

温控平台四周有外壳平台，所述外壳平台用于增大实验操作的面积以便放置其他测试必须的物品，在此实施例中，外壳平台为阳极氧化的铝合金。

外壳平台上有盖微型腔盖，所述微型腔盖全面覆盖温控平台，用于隔绝外接空气保证温度稳定性并在低温实验时防止样品表面结霜，腔盖周围设有气道和气孔，所述气道和气孔用于对腔内通入CDA或者经过温度控制的其他气体，微型腔盖顶部开有测试口，所述测试口用于实验仪器探头伸入腔内测试实验数据，实验仪器探头装有配套密封环以密封腔盖顶部的测试口保证密封。

半导体TEC，热敏电阻，冷却水路以及微型腔盖的气道都连接至控制柜，所述控制柜有控制器，所述控制器通过热敏电阻测温，控制半导体TEC工作电流以对温控平台进行控温，在此实施例中，实时温度显示及设置提示等均由按键显示器实现；冷水机；所述冷水机为半导体TEC制冷时的必要设备，半导体TEC制冷时热端会产生大量热，热量通过冷却水路带走，而冷水机用于使冷却水路的循环水降温，并最终将热量排到空气中；空气流量调节器，所述空气流量调节器用于调节密封腔盖中气孔的空气流量，在此实施例中调节量程为0-10L每分钟。

该实施例原理如下：

如果片状样品要做高温试验，比如80摄氏度，则不打开冷水机；盖上微型腔盖，打开空气流量调节器通过气道和气孔对腔内充入CDA，先将腔内原来空气基本排除后，调小流量，维持微弱正压即可，再将测试仪器探头伸入测试口并密封，然后设定目标温度以及升温速度；埋在温控平台下面的热敏电阻实时监测温度并将温度信息发回控制器，控制器控制半导体TEC的电流大小及方向，使得半导体TEC上表面不断升温，与此同时热敏电阻会持续给出当前温度信号作为负反馈，使得温控平台按照预先设定好的升温曲线达到所需温度；达到设定温度后，再过适当时间使样品充分受热均匀后即可开始测试所需的数据。

如果该片状样品需要做低温试验，比如-30摄氏度，则需要打开冷水机，盖上微型腔盖，打开空气流量调节器通过气道和气孔对腔内充入CDA，先将腔内原来空气基本排除后，调小流量，维持微弱正压即可，再将测试仪器探头伸入测试口并密封，然后设定目标温度以及降温速度；埋在温控平台下面的热敏电阻实时监测温度并将温度信息发回控制器，控制器控制半导体TEC的电流大小及方向，使得半导体TEC上表面不断降温，与此同时，冷却水路不断地将热量从半导体TEC的另一端带走并由冷水机进行降温，最终将热量排到空气中，热敏电阻会全程持续给出当前温度信号作为负反馈，使得温控平台按照预先设定好的降温曲线达到所需温度。达到设定温度后，再过适当时间使样品充分受热均匀后即可开始测试所需的数据。

以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是本实用新型并非局限于此，

任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于半导体制冷技术的微型温控腔，其特征在于，包括

温控平台，所述温控平台直接与片状样品进行热交换；

半导体TEC，所述半导体TEC基于半导体加热制冷技术，用于直接将热量传导给待测样品，或从待测样品中导出；

冷却水路，所述冷却水路用于将半导体TEC产生的热量导出；

外壳平台，所述外壳平台用于增大实验操作的面积以便放置其他测试必须的物品；

控制柜，所述控制柜用于实时监测温控平台的温度是否正确并主动控制温控平台的温度变化，以及将冷却水路的循环水冷却；

微型腔盖，所述微型腔盖用于隔绝外接空气保证温度稳定性并在低温时防止样品表面结霜。

2.根据权利要求1所述的微型温控腔，其特征在于，所述温控平台控温原理为基于水冷散热的半导体加热制冷技术。

3.根据权利要求1所述的微型温控腔，其特征在于，所述温控平台为导热良好的金属。

4.根据权利要求1所述的微型温控腔，其特征在于，所述温控平台监测温度使用热敏电阻。

5.根据权利要求1所述的微型温控腔，其特征在于，所述微型腔盖周围设有气道和气孔，所述气道和气孔用于对腔内通入CDA或者经过温度控制的其他气体；腔盖顶部开有测试口，所述测试口用于实验仪器探头伸入腔内测试实验数据，实验仪器探头装有配套密封环以密封腔盖顶部的测试口保证密封。

6.根据权利要求1所述的微型温控腔，其特征在于，所述控制柜有控制器，所述控制器用以对温控平台进行控温；冷水机，所述冷水机为半导体制冷时的必要设备，用于使冷却水路的循环水降温；空气流量调节器，所述空气流量调节器用于调节密封腔盖中气道内的空气流量。