CN212622868U - 冷阱装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种冷阱装置，用于光电测试系统，包括：冷阱和基座组件，冷阱包括壳体，壳体包括外套和内套，外套套设在内套外部，内套设有容置腔，外套与内套之间具有真空夹层，外套上还设置有真空接口，用于调节真空夹层内的真空度；基座组件包括样品基座、导热板和隔热层，壳体罩设在所述隔热层上，样品基座设置在容置腔中，导热板的一端与样品基座连接，另一端与外接制冷设备连接，用于调节容置腔内温度；其中，冷阱还包括底座，基座组件安装在底座上，冷阱装置通过底座可拆卸安装在光电测试系统上。

Description

冷阱装置

技术领域

本实用新型涉及光电测试技术领域，尤其涉及一种冷阱装置。

背景技术

在进行样品光电测试时，样品在低温环境的性质表征非常重要，而直接对样品处进行降低温，会造成样品处出现大量的冷凝水或结冰，从而无法开展光电测试。尤其是样品附近如果不进行气氛隔绝，气体分子会作为导热介质，将周围的温度对低温样品进行热传导，无法实现降低温。因此，热传导隔离和水汽隔离是实现低温测试的关键。目前，由于不同的光电测试平台的低温制冷设备无法通用，因此在不同实验中需要重复购买和加载低温模块的光电测试设备，造成实验成本过高以及资源浪费。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提供了一种通用的、可拆卸的冷阱装置代替原有光电测试系统中的样品基座，使得光电系统无需针对不同测试需求加载不同的低温模块。

本申请实施例提供了一种冷阱装置，用于光电测试系统，包括：

冷阱，包括壳体，所述壳体包括外套和内套，所述外套套设在所述内套外部，所述内套设有容置腔，所述外套与内套之间具有真空夹层，所述外套上还设置有真空接口，用于调节所述真空夹层内的真空度；

基座组件，包括样品基座、导热板和隔热层，所述壳体罩设在所述隔热层上，所述样品基座设置在所述容置腔中，所述导热板的一端与所述样品基座连接，另一端与外接制冷设备连接，用于调节所述容置腔内温度；

其中，所述冷阱还包括底座，所述基座组件安装在所述底座上，所述冷阱装置通过所述底座可拆卸安装在所述光电测试系统上。

在本实用新型提供的冷阱装置中，所述底座的底部设置有固定部，所述冷阱装置通过所述固定部可拆卸安装在所述光电测试系统上。

在本实用新型提供的冷阱装置中，所述底座上还设有气嘴，所述隔热层与所述样品基座上均设置有与所述气嘴位置相对应的通孔，以使得所述气嘴能够通过所述通孔对所述容置腔内进行冲放气体或抽真空。

在本实用新型提供的冷阱装置中，所述冷阱还包括由绝热材料制成的上盖，所述上盖盖设在所述壳体顶端，以封闭所述容置腔。

在本实用新型提供的冷阱装置中，所述上盖与所述壳体可拆卸连接。

在本实用新型提供的冷阱装置中，所述导热板的一端设有制冷串口，所述导热板通过所述制冷串口与所述外接制冷设备连接。

在本实用新型提供的冷阱装置中，所述基座组件还包括温度传感器，所述温度传感器安装在所述样品基座上。

在本实用新型提供的冷阱装置中，所述样品基座还包括至少一个夹具，用于夹持测试工具。

在本实用新型提供的冷阱装置中，所述内套包括至少一条光学通道，所述光学通道包括第一窗口和第二窗口，所述第一窗口与所述第二窗口呈中心对称设置在所述内套壁上。

在本实用新型提供的冷阱装置中，所述外套上设置有观察通道，所述观察通道包括设置在所述外套上的第一观察部和第二观察部，所述第一观察部与所述第一窗口位置相对应，所述第二观察部与所述第二窗口位置相对应，以使得所述光电测试系统能够通过所述第一观察部和第二观察部采集光学信号。

本申请实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本申请提供了一种冷阱装置，包括壳体、基座组件和底座，壳体包括由外套与内套组成的真空夹层能够对内套的容置腔进行保温，整体冷阱装置通过底座可拆卸安装在光电测试系统上，能够代替光电测试系统原有的样品基座，并且基座组件中的样品基座设置在容置腔中，并且与和外部制冷设备连接的导热板连接，样品基座通过导热板在外部制冷设备作用下降温到测试温度后断开外部制冷设备，冷阱装置容置腔内的样品依旧可以保持低温状态完成测试，并且满足测试所需的密封环境及水汽隔离，使得冷阱装置更加便携、通用。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施方案提供的冷阱装置的结构示意图；

图2是图1中冷阱装置放置在光电测试系统中的组装结构示意图；

图3是图1中冷阱装置的剖面示意图；

图4是图1中冷阱装置的部分爆炸示意图；

图5是图1中冷阱的爆炸示意图；

图6是图1中基座组件的结构示意图；

图7是图1中冷阱装置的剖面示意图；

图8是图1中冷阱装置的俯视图；

图9是图1中底座的结构示意图；

图10是图1中冷阱装置另一角度的结构示意图。

附图标记说明：

100、冷阱装置；

10、冷阱；11、壳体；111、外套；1111、观察通道；1111a、第一观察部；1111b、第二观察部；1112、集成串口；1113、真空接口；112、内套；1121、容置腔；1122、光学通道；1122a、第一窗口；1122b、第二窗口；12、底座；121、固定部；122、气嘴；123、热电偶接口；13、上盖；

20、基座组件；21、样品基座；211、温度传感器；2111、热电偶；212、夹具；22、导热板；221、制冷串口；23、隔热层；200、光电测试系统。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1至图10所示，本申请的冷阱装置100包括冷阱10和基座组件20，其中基座组件20用于承载样品、放置样品进行光电测试所需的测试工具以及连接外接制冷设备，冷阱10用于对放置在冷阱10中的样品进行保温。

在本实施例中，冷阱10包括壳体11，壳体11包括外套111和内套112，外套111套设在内套112外部，内套112的腔体形成容置腔1121，外套111与内套112之间具有真空夹层，使得真空夹层能够对容置腔1121内进行保温。

基座组件20包括样品基座21、导热板22和隔热层23，壳体11罩设在隔热层23上，并且壳体11底部与隔热层23密封连接，样品基座21放置在隔热层23上方的容置腔1121中，导热板22的一端与样品基座21连接，另一端与外接制冷设备连接，使得外接制冷设备能够通过导热板22对样品基座21上的样品进行降温或调节其温度。

其中，冷阱10还包括底座12，基座组件20装设在底座12上，底座12能够可拆卸地安装在光电测试系统200上，使得冷阱装置100能够随装随用，更为便携及通用。

采用上述技术方案后，冷阱装置100能够放置在无低温测试模块的光电测试系统200中直接进行各种低温条件的光电测试，而无需在光电测试系统200上增加价值昂贵低温测试模块。

示例性地，外接制冷设备(图中未示出)可以为氟利昂、液氮或其它类型制冷机组中的任意一种，导热板22的材质可以是纯铜或者其它高导热率的材质，本申请在此不做限制。

请参阅图3和图9，在一个可选的实施方式中，底座12的底部上设置有固定部121，冷阱装置100通过固定部121可拆卸安装在光电测试系统200上，应当说明的是，固定部121与光电测试系统200的连接方式可以是夹制，卡槽制，螺栓制，粘制以及吸盘或磁吸中的任意一种，能够将冷阱装置100可拆卸安装在光电测试系统200中进行测试即可，本申请在此不做限制。

请参阅图1至图5，在一个可选的实施方式中，冷阱10还包括由绝热材料制成的上盖13，上盖13盖设在壳体11的顶端，用于封闭容置腔1121，使得容置腔1121内形成密闭的空间。

在一个可选的实施方式中，上盖13与壳体11为可拆卸连接，可以理解的是，上盖13一般通过金属法兰结构固定连接处或者使用抗低温的材料制成的密封垫使得容置腔1121的开口与上盖13的连接处密封，上盖13的密封方式主要根据容置腔1121内与外界环境真空度差值决定，当容置腔1121内为真空环境时，优选金属法兰结构固定上盖13与壳体11之间的接口。

请参阅图9，在一个可选的实施方式中，底座12上还设有气嘴122，隔热层23与样品基座21上均设置有与底座12上的气嘴122位置相对应的通孔，使得气嘴122与通孔连通，用于满足容置腔1121内空间干燥的需求，根据测试需求对容置腔1121内进行冲放干燥氮气或者惰性气体或者抽真空。

示例性地，容置腔1121内真空度不要求非常高，一般小于0.01个大气压即可满足一般的实验要求。如果样品基座21工作温度与外界环境温度差别大于60℃，为保证温度恒定，容置腔1121内部环境选择抽真空，避免与内容置腔1121内部气氛气体的热交换。

请参阅图6，在一个可选的实施方式中，导热板22的一端设置有制冷串口221，用于与外接制冷设备连接，使得导热板22能够通过制冷串口221与外接制冷设备连接从而对样品基座21上的样品进行制冷降温。

在一个可选的实施方式中，基座组件20还包括温度传感器211，温度传感器211安装在样品基座21上，并与外接制冷设备通信连接，用于检测和控制容置腔1121内的温度。

示例性地，温度传感器211包括穿设在样品基座21上的热电偶2111和与热电偶2111通信连接的温度控制模块(图中未示出)，底座12上还设置有热电偶接口123，热电偶2111由热电偶接口123伸入进样品基座21上方的容置腔1121；在外接制冷设备通过导热板22对样品基座21上的样品进行降温时，热电偶2111反馈温度信号给温度控制模块，如果温度控制模块的显示温度达到样品测试需求温度，则温度控制模块控制外接制冷设备断开与导热板22的连接，从而停止冷阱装置100内外部之间的热量转移，使得容置腔1121中样品的温度保持恒定。

采用上述技术方案后，根据样品测试时所需的测试温度，外接制冷设备通过导热板22对样品基座21中的样品进行降温，热电偶2111将温度信号反馈给温度控制模块，当温度达到测试所需的温度时，温度控制模块控制外接制冷设备断开与制冷串口221的连接，从而断开与导热板22的连接，停止制冷。由于外套111与内套112之间具有真空夹层，容置腔1121内通过由绝热材料制成的上盖13及隔热层23进行密封，为容置腔1121内的样品营造了一个良好的保温环境，能够满足在测试过程中保持所需样品测试温度，将冷阱装置100整体放置在原光电测试系统200的样品放置处，无需对原有光电测试系统200进行低温模块的加载，就可以实现在原光电测试系统200增加低温样品的测试功能。

请参阅图6，在一个可选的实施方式中，样品基座21上还包括至少一个夹具212，用于夹持电压/电流端子或电磁线圈或永磁体(图中未示出)，为样品进行电流电压测试或提供磁场环境等提供测试工具，同时与电磁控制模块(图中未示出)通信连接实现电场或磁场的控制。

可以理解的是，光电测试系统200进行的电学性质测试中，包括但不限于电流-电压曲线、电流密度-电压曲线以及其它电学测试；当样品附近需要提供磁场条件时，磁场还可以由永磁体、电磁线圈等方式提供，根据测试所需的磁场方向的需求，磁场方向可以任意方向进行调整，本申请在此不做限制。

请参阅图7和图8，在一个可选的实施方式中，内套112包括至少一条光学通道1122，光学通道1122设置在内套112壁上，光学通道1122的位置与光电测试系统200的光线发生装置位置相适配，光学通道1122包括第一窗口1122a和第二窗口1122b，第一窗口1122a与第二窗口1122b呈中心对称安装在内套112壁上，用于为光学测试提供光路通道。

应当说明的是，第一窗口1122a和第二窗口1122b的材质为石英、蓝宝石或视具体光学波长确定材质，根据光电测试测试需求，第一窗口1122a和第二窗口1122b还可以是各类型滤光片，光学通道1122可满足包括但不限于可见光、紫外光、红外光、太赫兹以及其它波段的电磁波的通过；第一窗口1122a和第二窗口1122b安装在内套壁上，并且保持内套112与外套111形成的真空夹层以及内套112中容置腔1121的密封性。

在一个可选的实施方式中，外套111还包括观察通道1111，观察通道1111包括开设在外套111上的第一观察部1111a和第二观察部1111b，第一观察部1111a的位置及数量与第一窗口1122a相对应，第二观察部1111b的位置及数量与第二窗口1122b相对应，用于光电测试系统200在进行光学测试时，能够通过第一观察部1111a和第二观察部1111b采集光学信号，具体可满足包括但不限于可见光、紫外光、红外光、太赫兹以及其它波段的电磁波的光学信号采集。

应当说明的是，第一观察部1111a和第二观察部1111b的材质为石英、蓝宝石或视具体光学波长确定材质，根据样品光电测试的测试需求，第一观察部1111a和第二观察部1111b还可以是各类型滤光片；第一观察部1111a和第二观察部1111b安装在外套111壁上，并且保持内套112与外套111形成的真空夹层的密封性。

示例性地，第一窗口1122a和第二窗口1122b与内套112的内套壁密封方式以及第一观察部1111a和第二观察部1111b与外套111的外套壁密封方式包括但不限于低温胶、密封带/圈、真空法兰密封圈等，以保证不会影响真空夹层内的真空度以及容置腔1121的密封性，本申请在此不做限制。

在一个可选的实施方式中，内套112还可以是整体透明结构，能够满足第一观察部1111a和第二观察部1111b采集样品在光学测试中的光学信号即可。

请参阅图10，在一个可选的实施方式中，壳体11上还设置有集成串口1112，集成串口1112用于与电磁控制模块等外接设备进行连接。

在一个可选的实施方式中，外套111上还设置有用于为外套111与内套112之间的真空夹层进行抽真空的真空接口1113，使得真空夹层的真空度可以根据光电测试系统200的测试需求进行调节，外接的真空设备可以通过集成串口1112连接冷阱装置100。

采用上述技术方案后，冷阱装置100满足了样品在进行各类光电测试时所需的电场、磁场以及光学环境，并且冷阱装置100能够适配光电测试系统200，冷阱装置100通过底座12灵活移动并安置于光电测试系统200中，无需对光电测试系统200进行外观和结构兼容性设计。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种冷阱装置，用于光电测试系统，其特征在于，包括：

冷阱，包括壳体，所述壳体包括外套和内套，所述外套套设在所述内套外部，所述内套设有容置腔，所述外套与内套之间具有真空夹层，所述外套上还设置有真空接口，用于调节所述真空夹层内的真空度；

基座组件，包括样品基座、导热板和隔热层，所述壳体罩设在所述隔热层上，所述样品基座设置在所述容置腔中，所述导热板的一端与所述样品基座连接，另一端与外接制冷设备连接，用于调节所述容置腔内温度；

其中，所述冷阱还包括底座，所述基座组件安装在所述底座上，所述冷阱装置通过所述底座可拆卸安装在所述光电测试系统上。

2.根据权利要求1所述的冷阱装置，其特征在于，所述底座的底部设置有固定部，所述冷阱装置通过所述固定部可拆卸安装在所述光电测试系统上。

3.根据权利要求2所述的冷阱装置，其特征在于，所述底座上还设有气嘴，所述隔热层与所述样品基座上均设置有与所述气嘴位置相对应的通孔，以使得所述气嘴能够通过所述通孔对所述容置腔内进行冲放气体或抽真空。

4.根据权利要求3所述的冷阱装置，其特征在于，所述冷阱还包括由绝热材料制成的上盖，所述上盖盖设在所述壳体顶端，以封闭所述容置腔。

5.根据权利要求4所述的冷阱装置，其特征在于，所述上盖与所述壳体可拆卸连接。

6.根据权利要求1所述的冷阱装置，其特征在于，所述导热板的一端设有制冷串口，所述导热板通过所述制冷串口与所述外接制冷设备连接。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的冷阱装置，其特征在于，所述基座组件还包括温度传感器，所述温度传感器安装在所述样品基座上。

8.根据权利要求7所述的冷阱装置，其特征在于，所述样品基座还包括至少一个夹具，用于夹持测试工具。

9.根据权利要求8所述的冷阱装置，其特征在于，所述内套包括至少一条光学通道，所述光学通道包括第一窗口和第二窗口，所述第一窗口与所述第二窗口呈中心对称设置在所述内套壁上。

10.根据权利要求9所述的冷阱装置，其特征在于，所述外套上设置有观察通道，所述观察通道包括设置在所述外套上的第一观察部和第二观察部，所述第一观察部与所述第一窗口位置相对应，所述第二观察部与所述第二窗口位置相对应，以使得所述光电测试系统能够通过所述第一观察部和第二观察部采集光学信号。

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