CN211061451U - 一种改进的浸入式冰核测量实验冷台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种改进的浸入式冰核测量实验冷台，包括浸入在水浴槽制冷剂中的冷台主体，冷台主体上开设有插装PCR板的冷台孔槽；所述冷台主体的顶端面上固定设置有封闭水浴槽口的密封挡板，密封挡板的上方覆盖封闭PCR板的高透光玻璃板，密封挡板与高透光玻璃板接触的端面上设置有密封硅胶垫，密封挡板和密封硅胶垫上均开设有穿过PCR板以便于PCR板插装到冷台孔槽中的过孔；所述密封挡板的底端面上固定设置有绝热隔离层。本实用新型解决了冷台台面出现结霜以及空气中细微颗粒对液滴冻结影响的问题，进一步提高了检测的精确性。

Description

一种改进的浸入式冰核测量实验冷台

技术领域

本实用新型涉及云物理和人工影响天气测量技术领域，特别是一种用于测量冰核浓度系统的冷台。

背景技术

大气冰核是指悬浮在大气中，能使过饱和水汽凝华或者过冷水滴冻结形成初始冰晶的微粒。大气冰核是云和降水物理学的核心基础研究内容之一，冰核对过冷云和冰云的特征以及降水的形成有重要影响，它能促进过冷云滴冰晶化，影响降水的形成和云的生命周期，因此在水循环中有着重要作用，反过来还会影响大气辐射传输和气候变化。

人工影响天气技术理论即是基于大气中缺少冰核的假设，通过播撒人工冰核达到增雨雪的目的。混合云降水是影响我国北方地区降水的主要类别，混合相态云是过冷水和冰晶共存的云，占大气中云的大部分。目前我们对这些云的微物理特征仍缺乏足够的了解，尤其对这些云中冰核是如何形成的以及冰核在降雨降雪发展中的角色认识较少，究其原因，主要是因为缺乏对冰核的大量观测。因此，测定大气、云中、雨水中冰核的浓度既可以帮助我们理解我国冰核的背景值特征，也可以增加对自然云中的冰核物理和化学特征的认识，为预报和云模式的本地化改进和人工影响天气作业提供科学基础和参考依据。

冰晶的核化分两大类，一类是无冰核参与的均相冻结核化过程，云中的过冷水滴需要降温到-38℃才会通过均相冻结核化生成；另一类是有冰核参与的异质核化过程，异质核化有四类，分别为凝华核化、浸润冻结、凝结冻结和接触冻结。其中，浸润冻结核化是指气溶胶先在0℃以上的暖云中生成云滴，其中不可溶的部分浸入在云滴中，当温度降到0℃以下时，通过冰核浸入在云滴内部的冻结方式而成冰。科学家们研究表明，浸润核化机制是大气中最主要的机制，是混合相态云中产生冰晶的主要方式。

针对不同的核化机制冰核的的测量主要有比格云室法、滤膜-静力扩散云室、液滴冻结计数法、连续流量的扩散云室法等等。比格云室法测量结果受人为影响大，在早些年常用；静力扩散云室法主要测量凝华核化机制；连续流量扩散云室能够测量浸润冻结机制，但造价昂贵；液滴冻结技术法由于原理简单、操作方便、成本低，在近些年来应用较广。液滴冻结技术主要分为平面冷台测量和PCR板测量两种。尽管冻滴法近些年有了一定的发展，但目前基于此技术的两种方法仍然存在一定的不足。

本申请人的一项在先实用新型申请提出了一种冰核浓度测量系统，包括氮气供应装置、用于测量被测溶液中冰核浓度的实验箱以及对实验数据进行分析处理的PC机，实验箱为黑色哑光柜，哑光柜内自下至上依次设置有制冷循环装置、冻滴识别冷台以及CCD相机，用于测量大气、云水、雨水中冰核浓度的系统，可以最大程度地减小测量误差，提高检测的稳定性和精确性。

该系统中的冻滴识别冷台包括固定在冷却管上的孔槽冷台，孔槽冷台用于插装PCR板，孔槽冷台上开设有插装PCR板的孔槽，孔槽冷台采用铝镁合金制作；孔槽冷台置于制冷机的制冷剂中，PCR板上封一层高透光透明封板膜，避免外界杂质进入离心管内的待测液体中。但是，该冷台在使用中发现存在以下缺陷：1)PCR板上的封板膜贴敷在PCR板上，由于密封在PCR板上离心管中的空气颗粒会在降温过程中导致凝结，从而造成PCR板中液滴的冻结误差；2)由于冷台是直接放置在制冷剂中，因此制冷传导很快，会导致台面出现结霜问题；3)由于冷台的开放式环境，经常会有制冷机水浴槽中的制冷剂蒸汽对图像识别造成干扰，影响测试精度。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的浸入式冰核测量实验冷台，可以避免冷台台面出现结霜以及空气中细微颗粒对液滴冻结影响的问题，进一步提高检测的精确性。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。

一种改进的浸入式冰核测量实验冷台，包括浸入在水浴槽制冷剂中的冷台主体，冷台主体上开设有插装PCR板的冷台孔槽；所述冷台主体的顶端面上固定设置有封闭水浴槽口的密封挡板，密封挡板的上方覆盖封闭PCR板的高透光玻璃板，密封挡板与高透光玻璃板接触的端面上设置有密封硅胶垫，密封挡板和密封硅胶垫上均开设有穿过PCR板以便于PCR板插装到冷台孔槽中的过孔；所述密封挡板的底端面上固定设置有绝热隔离层。

上述一种改进的浸入式冰核测量实验冷台，所述密封挡板为中空结构，密封挡板的一侧端面上嵌装有氮气输入管，相对的另一侧密封挡板端面上开设有氮气输出口；所述密封挡板的过孔周边敞口设置，氮气输入管送入的氮气分布在PCR板中离心管的上部。

上述一种改进的浸入式冰核测量实验冷台，所述冷台主体的四个边角处固定设置有测量冷台温度的温度传感器，温度传感器的引出线穿过密封挡板和密封硅胶垫之间的缝隙后引出冷台。

上述一种改进的浸入式冰核测量实验冷台，所述冷台主体的底端面上匀布开设有便于制冷剂流动以提高传冷效果的若干开口槽。

由于采用了以上技术方案，本实用新型所取得技术进步如下。

本实用新型通过在冷台主体上方设置密封挡板，可以避免制冷剂蒸汽进入到冷台孔槽中，也就避免了制冷剂蒸汽进入到待测试的PCR板离心管的液滴中，保证了测量精度；同时，在密封挡板上方设置高透光玻璃板，并结合密封挡板与高透光玻璃板之间的密封硅胶垫，可以保证冷台孔槽中PCR板与外界空气的隔绝，利用向冷台孔槽中通入氮气，将封闭环境中含杂质的空气赶出，避免了空气中细微颗粒对液滴冻结的影响，进一步提高了测量精度。

本实用新型通过在密封挡板底端面设置绝热隔离层，可以降低水浴槽中制冷剂对于冷台上端面的影响，避免了结霜现象出现。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的另一轴侧图。

其中：1.冷台主体，2.冷台孔槽，3.密封挡板，4.高透光玻璃板，5.密封硅胶垫，6.引出线，7.氮气输入管，8.绝热隔离层，9.开口槽。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本实用新型进行进一步详细说明。

一种改进的浸入式冰核测量实验冷台，其结构如图1和图2所示，包括冷台主体1，冷台主体1上设置有密封挡板3、密封硅胶垫5和绝热隔离层8；冷台主体的顶端面上开设有冷台孔槽2，用于插装PCR板；冷台主体上方覆盖高透光玻璃板4，冷台主体整体浸入在制冷机水浴槽的制冷剂中。

密封挡板3固定设置在冷台主体1的顶端面上，用于封闭水浴槽口，防止水浴槽中的制冷剂蒸汽进入冷台孔槽中插装的PCR板中。密封挡板3上开设有过孔，用于穿过PCR板，以便于PCR板插装到冷台孔槽2中。

本实用新型中，密封挡板为中空的长方体状结构，如图1所示，密封挡板的一侧端面上嵌装有氮气输入管7，与氮气输入管7相对的另一侧密封挡板端面上开设有氮气输出口；密封挡板的过孔周边敞口设置，也即从氮气输入管送入密封挡板的氮气会分布在PCR板中离心管的上部，以实现PCR板离心管中的液体和外部空气的隔绝，保证液滴冻结时，不会有空气中的杂质影响，提高了测量精度。

密封硅胶垫5固定粘附在密封挡板3的顶端面上，用于对高透光玻璃板与密封挡板之间的缝隙进行密封，避免空气进入冷台孔槽中插装的PCR板中，进一步提高测量精度。本实用新型的密封硅胶垫5上也开设有过孔，用于穿过PCR板，方便PCR板插装到冷台孔槽2中。

高透光玻璃板4独立设置，用于将PCR板插装到冷台孔槽2中后，通过封闭密封挡板，进一步封闭PCR板。本实施例中，高透光玻璃板采用无反射式高透光玻璃板。

绝热隔离层8固定设置密封挡板3的底端面上，如图2所示，用于隔绝水浴槽中的制冷剂和密封挡板，避免制冷剂传导太快导致台面结霜的现象出现。本实施例中，绝热隔离层采用特氟龙材料制作。

冷台主体1采用太空铝制作，制冷传导效果好。冷台主体的四个边角处固定设置有测量冷台温度的温度传感器，温度传感器的引出线6穿过密封挡板3和密封硅胶垫5之间的缝隙后引出冷台。冷台主体的底端面上匀布开设有若干开口槽9，以便于制冷剂流动，进一步提高传冷效果。

本实用新型使用时，把冷台放到制冷机的水浴槽内，密封挡板正好把水浴槽口密封，冷台主体浸泡在制冷剂中；将盛放液滴的96孔PCR板放入尺寸匹配的96孔冷台孔槽中，盖上无反射式高透光玻璃板，由于密封硅胶垫使得密封完好；然后接通温度传感器，再向左侧两个氮气输入管通入冷却后的氮气，氮气进入冷台后，将冷台以及PCR板液滴上部的空气推送至右侧的两个氮气输出孔输出，直到有氮气流出，使得冷台上方空气洁净，便可以进行测试。

Claims (4)

1.一种改进的浸入式冰核测量实验冷台，包括浸入在水浴槽制冷剂中的冷台主体(1)，冷台主体上开设有插装PCR板的冷台孔槽(2)；其特征在于：所述冷台主体(1)的顶端面上固定设置有封闭水浴槽口的密封挡板(3)，密封挡板(3)的上方覆盖封闭PCR板的高透光玻璃板(4)，密封挡板(3)与高透光玻璃板(4)接触的端面上设置有密封硅胶垫(5)，密封挡板(3)和密封硅胶垫(5)上均开设有穿过PCR板以便于PCR板插装到冷台孔槽(2)中的过孔；所述密封挡板(3)的底端面上固定设置有绝热隔离层(8)。

2.根据权利要求1所述的一种改进的浸入式冰核测量实验冷台，其特征在于：所述密封挡板(3)为中空结构，密封挡板的一侧端面上嵌装有氮气输入管(7)，相对的另一侧密封挡板端面上开设有氮气输出口；所述密封挡板的过孔周边敞口设置，氮气输入管送入的氮气分布在PCR板中离心管的上部。

3.根据权利要求1所述的一种改进的浸入式冰核测量实验冷台，其特征在于：所述冷台主体(1)的四个边角处固定设置有测量冷台温度的温度传感器，温度传感器的引出线(6)穿过密封挡板(3)和密封硅胶垫(5)之间的缝隙后引出冷台。

4.根据权利要求1所述的一种改进的浸入式冰核测量实验冷台，其特征在于：所述冷台主体的底端面上匀布开设有便于制冷剂流动以提高传冷效果的若干开口槽(9)。

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