CN211014098U - 基于二级压缩循环机械制冷的新型热刺激电流测量装置 - Google Patents
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Abstract
基于二级压缩循环机械制冷的新型热刺激电流测量装置，属于电介质物理测量技术领域，本实用新型为了解决传统测量装置测试结果重复稳定性不好且测试过程中，使用其他制冷方式降温效果不好并且成本昂贵的问题。冷却壳体通过法兰盘设置在真空室的内壁上，壳内设有冷却空腔，固定板通过L型固定角铁设置在冷却空腔内，蛇形管设置在固定板上的凹槽内，蛇形管的一端通过入口管道与二级压缩循环制冷系统的出口端相连通，蛇形管的另一端通过出口管道与二级压缩循环制冷系统的入口端相连通。本实用新型的基于二级压缩循环机械制冷的新型热刺激电流测量装置能够使用二级循环机械制冷装置，并且在降温过程中降温速率可控；对温度的控制更加精确。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电流测量装置，尤其涉及基于二级压缩循环机械制冷的新型热刺激电流测量装置，属于电介质物理测量技术领域。
背景技术
热刺激电流(Thermally Stimulated Current，TSC)方法是一种运用宏观的物理方法来研究介质内部微观特性的重要实验手段。热激电流方法是用来研究高聚物内偶极松弛、陷阱参数、空间电荷的贮存和输运以及聚合物结构松弛与转变、分子运动特征等的有效方法。热刺激电流(TSC)是研究聚合物材料中陷阱结构和陷阱结构所控制的空间电荷存贮及输运特性的工具，同时也是研究聚合物结构转变和分子运动的重要手段，已经在聚合物性能测试领域得到了广泛应用。热刺激电流(TSC)法的具体操作步骤为：先将被测试样保持在一定的温度下，施加极化电压，一段时间后，对试样进行降温，将试样中的入陷电荷“冻结”起来，然后撤去极化电压，对试样进行线性升温，测量在升温过程中的去极化电流，得到电流-温度谱线。现有的热刺激电流测量装置测试结果重复稳定性不好；测试过程中，使用其他制冷方式降温效果不好并且成本昂贵。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供基于二级压缩循环机械制冷的新型热刺激电流测量装置，以解决传统测量装置测试结果重复稳定性不好且测试过程中，使用其他制冷方式降温效果不好并且成本昂贵的问题。
基于二级压缩循环机械制冷的新型热刺激电流测量装置包括真空室，真空室内设有测量机构，测量机构包括入口管道、出口管道、第一电极、法兰盘、壳体、第二螺母、第二电极、调节螺杆、固定挡板、绝缘支架、弹簧、第一螺母、压片、L型固定角铁、蛇形管、固定板；
壳体通过法兰盘设置在真空室的内壁上，壳体内设有冷却空腔，固定板通过L型固定角铁设置在冷却空腔内，蛇形管设置在固定板上的凹槽内，蛇形管的一端通过入口管道与二级压缩循环制冷系统的出口端相连通，蛇形管的另一端通过出口管道与二级压缩循环制冷系统的入口端相连通；
固定挡板设置在壳体的外壁上，固定挡板通过多个调节螺杆与绝缘支架相连接，调节螺杆的两端分别设有第一螺母和第二螺母，第二螺母与固定挡板贴合，第一螺母与绝缘支架之间设有压片，压片与绝缘支架之间和绝缘支架与固定挡板之间均设有弹簧，弹簧套在调节螺杆上，第一电极和第二电极分别设置在壳体和绝缘支架上，且第一电极和第二电极相对设置并通过屏蔽导线与电性能测试系统连接，第二电极上设有加热棒和pt100温度传感器。
优选的：第二电极上开有第一圆孔和第二圆孔，第一圆孔和第二圆孔内分别设有加热棒和pt100温度传感器。
优选的：入口管道和出口管道外包裹有保温层。
优选的：绝缘支架为聚四氟乙烯支架，固定挡板为聚四氟乙烯挡板。
优选的：加热棒及pt100温度传感器通过屏蔽导线与温度控制系统连接。
优选的：电性能测试系统和温度控制系统与上位机相连接。
本实用新型与现有产品相比具有以下效果：
1、本发明的一种基于二级压缩循环机械制冷的新型的热刺激电流测量装置，利用二级循环压缩制冷进行降温时，降温速率快且可控，为热刺激电流研究提供了新的思路；当测试所需的温度范围在-70℃以上时无需液氮就可以实现降温，有效的节约了实验成本，并且还避免了液氮使用不慎带来的危害。
3、本发明的热刺激电流测试装置，在线性升温测量阶段直接对待测试样加热即可，方面快捷。
4、本发明的热刺激电流测试装置，可以对测试样品进行施加极化电压、改变样品温度、测量极化电流等操作。
5、本发明的热刺激电流测试装置，可以对测试样品进行实时温度检测。
6、本发明的热刺激电流测试装置，通过增大冷却空腔与第二电极工作时的热面接触，提升冷却性能。
附图说明
图1是基于二级压缩循环机械制冷的新型热刺激电流测量装置的结构示意图；
图2是测量机构的结构示意图；
图3是图2的主视图；
图4是测量机构的轴测图；
图5是壳体的主视图；
图6是图5的A-A剖视图；
图7是蛇形管的结构示意图；
图8是第二电极的结构示意图。
图中1-入口管道、2-出口管道、3-第一电极、4-法兰盘、5-壳体、6-第二螺母、7-第二电极、8-调节螺杆、9-固定挡板、10-绝缘支架、11-弹簧、12-第一螺母、13-压片、14-L型固定角铁、15-蛇形管、16-固定板、17-第一圆孔、18-第二圆孔。
具体实施方式
下面根据附图详细阐述本实用新型优选的实施方式。
结合图1至图7所示，本实施例公开的基于二级压缩循环机械制冷的新型热刺激电流测量装置，包括真空室，真空室内设有测量机构，测量机构包括入口管道1、出口管道2、第一电极3、法兰盘4、壳体5、第二螺母6、第二电极7、调节螺杆8、固定挡板9、绝缘支架10、弹簧11、第一螺母12、压片13、L型固定角铁14、蛇形管15、固定板16；
壳体5通过法兰盘4设置在真空室的内壁上，壳体5内设有冷却空腔，固定板16通过L型固定角铁14设置在冷却空腔内，蛇形管15设置在固定板16上的凹槽内，蛇形管15的一端通过入口管道1与二级压缩循环制冷系统的出口端相连通，蛇形管15的另一端通过出口管道2与二级压缩循环制冷系统的入口端相连通；
固定挡板9设置在壳体5的外壁上，固定挡板9通过多个调节螺杆8与绝缘支架10相连接，调节螺杆8的两端分别设有第一螺母12和第二螺母6，第二螺母6与固定挡板9贴合，第一螺母12与绝缘支架10之间设有压片13，压片13与绝缘支架10之间和绝缘支架10与固定挡板9之间均设有弹簧11，弹簧11套在调节螺杆8上，第一电极3和第二电极7分别设置在壳体5和绝缘支架10上，且第一电极3和第二电极7相对设置并通过屏蔽导线与电性能测试系统连接，第二电极7上设有加热棒。
进一步：第二电极7上开有第一圆孔17和第二圆孔18，第一圆孔17和第二圆孔18内分别设有加热棒和pt100温度传感器。
进一步：入口管道1和出口管道2外包裹有保温层。
进一步：绝缘支架10为聚四氟乙烯支架，固定挡板9为聚四氟乙烯挡板。
进一步：加热棒及pt100温度传感器通过屏蔽导线与温度控制系统连接。
进一步：电性能测试系统和温度控制系统与上位机相连接。
其中，绝缘支架与固定挡板平行设置，两者通过调节螺纹杆连接在一起，绝缘支架沿调节螺纹杆的轴线直线运动。其中，第二电极与降温空腔连接在一起，其中，所述腔体结构，冷却剂经由紧贴在腔体内壁的蛇形盘旋管在腔内流动，并且腔体内蛇形盘旋管通过L形角铁固定；其中，所述第一弹簧起到压紧试样的作用。
冷却介质的入口管路和出口管路的接口设置在真空室的外部。如此设置，杜绝冷却介质在真空室内的泄漏。
第一电极与第二电极通过屏蔽导线与电性能测试系统连接。所述电性能测试系统为现有技术，可选用Keithley公司生产的6517B型微电流计。
金属加热棒及温度传感器通过屏蔽导线与温度控制系统连接。所述温度控制系统为现有技术，可选用日本岛电公司生产的FP93型温度控制器。
电性能测试系统和温度控制系统与上位机电连接。实现自动化控制。
安装试样时，通过调节螺母使上下两电极与待测样片紧密接触，使试样能够固定在两个电极之间。使用时，根据所需测量的温度范围，使用制冷装置进行降温。先将真空室内的气压抽至所需压强，然后启动金属加热棒，将试样加热到一定温度，稳定后施加极化电压；待样品充分极化后，开启冷却介质阀门，使冷却剂从热交换器的入口流入，使待测样品中的载流子被“冻结”起来，在此过程中温度控制系统实时监测试样的温度；当试样达到所需的冷却温度后，撤去极化电压；然后启动金属加热棒，使待测试样从低温状态以恒定的速率进行升温，电性能测试系统和温度控制系统同时测量并记录试样在该过程中释放的热刺激退极化电流和温度。
本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。
Claims (6)
1.基于二级压缩循环机械制冷的新型热刺激电流测量装置，包括真空室，其特征在于：所述真空室内设有测量机构，测量机构包括入口管道(1)、出口管道(2)、第一电极(3)、法兰盘(4)、壳体(5)、第二螺母(6)、第二电极(7)、调节螺杆(8)、固定挡板(9)、绝缘支架(10)、弹簧(11)、第一螺母(12)、压片(13)、L型固定角铁(14)、蛇形管(15)、固定板(16)；
所述壳体(5)通过法兰盘(4)设置在真空室的内壁上，壳体(5)内设有冷却空腔，固定板(16)通过L型固定角铁(14)设置在冷却空腔内，蛇形管(15)设置在固定板(16)上的凹槽内，蛇形管(15)的一端通过入口管道(1)与二级压缩循环制冷系统的出口端相连通，蛇形管(15)的另一端通过出口管道(2)与二级压缩循环制冷系统的入口端相连通；
所述固定挡板(9)设置在壳体(5)的外壁上，固定挡板(9)通过多个调节螺杆(8)与绝缘支架(10)相连接，调节螺杆(8)的两端分别设有第一螺母(12)和第二螺母(6)，第二螺母(6)与固定挡板(9)贴合，第一螺母(12)与绝缘支架(10)之间设有压片(13)，压片(13)与绝缘支架(10)之间和绝缘支架(10)与固定挡板(9)之间均设有弹簧(11)，弹簧(11)套在调节螺杆(8)上，第一电极(3)和第二电极(7)分别设置在壳体(5)和绝缘支架(10)上，且第一电极(3)和第二电极(7)相对设置并通过屏蔽导线与电性能测试系统连接，第二电极(7)上设有加热棒。
2.根据权利要求1所述的基于二级压缩循环机械制冷的新型热刺激电流测量装置，其特征在于：所述第二电极(7)上开有第一圆孔(17)和第二圆孔(18)，第一圆孔(17)和第二圆孔(18)内分别设有加热棒和pt100温度传感器。
3.根据权利要求1或2所述的基于二级压缩循环机械制冷的新型热刺激电流测量装置，其特征在于：所述入口管道(1)和出口管道(2)外包裹有保温层。
4.根据权利要求3所述的基于二级压缩循环机械制冷的新型热刺激电流测量装置，其特征在于：所述绝缘支架(10)为聚四氟乙烯支架，固定挡板(9)为聚四氟乙烯挡板。
5.根据权利要求3所述的基于二级压缩循环机械制冷的新型热刺激电流测量装置，其特征在于：所述加热棒及pt100温度传感器通过屏蔽导线与温度控制系统连接。
6.根据权利要求3所述的基于二级压缩循环机械制冷的新型热刺激电流测量装置，其特征在于：所述电性能测试系统和温度控制系统与上位机相连接。
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