CN214374418U - 一种核磁共振装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及核磁共振技术领域，具体涉及一种核磁共振装置，包括：储液设备，为密封设备，储液设备上设有出气口，出气口处连通有绝热管路，绝热管路靠近出气口的一端安装有压力传感器，储液设备内安装有加热器，储液设备内装有冷媒介质，冷媒介质为液氮或液氦；升温管路，升温管路一端与绝热管路远离出气口的一端连通，另一端与用于放置待测样品的样品室连通，升温管路内安装有加热组件，样品室内安装有温度传感器，温度传感器与加热组件电连接。使得利用同一台核磁共振装置即可为不同样品提供不同的测试温度，同时将样品自身温度调整至该测试温度，使得核磁共振装置能够提供的测试温度范围更广。

Description

一种核磁共振装置

技术领域

本实用新型涉及核磁共振技术领域，具体涉及一种核磁共振装置。

背景技术

核磁共振时域分析已经在材料领域有诸多应用，与此同时，随着各类应用研究的深入，人们也已经发现样品在特定的高温环境或特定的低温环境下的核磁共振测试可以提供更多的样品物性信息。例如，高温环境下橡胶材料的交联密度测试，低温环境下高分子材料的玻璃态转变温度测试以及低温环境下多孔材料的孔隙结构测试等。然而现有技术中的核磁共振设备的温度调节幅度有限，当需要在不同的温度范围内对样品进行测试时，需要在搭建不同的设备从而在不同的核磁共振设备上进行，造成核磁共振测试成本增加。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的核磁共振设备温度调节范围较小的缺陷，从而提供一种核磁共振装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种核磁共振装置，包括：

储液设备，为密封设备，储液设备上设有出气口，出气口处连通有绝热管路，绝热管路靠近出气口的一端安装有压力传感器，储液设备内安装有加热器，储液设备内装有冷媒介质，冷媒介质为液氮或液氦；

升温管路，升温管路一端与绝热管路远离出气口的一端连通，另一端与用于放置待测样品的样品室连通，升温管路内安装有加热组件，样品室内安装有温度传感器，温度传感器与加热组件电连接。

可选地，样品室内安装有线圈骨架，线圈骨架包括从内向外依次套设的容纳腔、骨架本体、隔热腔和线圈本体，容纳腔、骨架本体、隔热腔和线圈本体的轴线共线，容纳腔用于放置待测样品，升温管路与容纳腔连通，温度传感器设于容纳腔内。

可选地，还包括抽气泵，抽气泵的抽气端与隔热腔连通。

可选地，绝热管路包括套设连接的内管和外管，内管和外管之间设有密封设置的绝热腔，外管上安装有抽气管，抽气管一端与绝热腔连通，另一端与抽气泵的抽气端连通。

可选地，温度传感器包括第一温度传感器和第二温度传感器，第二温度传感器的温度探头与待测样品接触，以测量待测样品的温度，第一温度传感器的温度探头远离待测样品设置，以测量样品室内气体的温度。

可选地，第二温度传感器为光纤温度传感器。

可选地，出气口上安装有压力开关，压力开关上设置有泄压阀。

可选地，储液设备内安装有液位计。

可选地，还包括控温组件，加热器、温度传感器、加热组件均与控温组件电连接。

可选地，抽气泵包括串联设置的旋片真空泵和分子泵。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型提供的核磁共振装置，包括：储液设备，为密封设备，储液设备上设有出气口，出气口处连通有绝热管路，绝热管路靠近出气口的一端安装有压力传感器，储液设备内安装有加热器，储液设备内装有冷媒介质，冷媒介质为液氮或液氦；升温管路，升温管路一端与绝热管路远离出气口的一端连通，另一端与用于放置待测样品的样品室连通，升温管路内安装有加热组件，样品室内安装有温度传感器，温度传感器与加热组件电连接。

在对核磁共振装置进行温度调节时，通过加热器对储液设备内的液氮或液氦升温，使得冷媒介质液氮或液氦蒸发变为气态，气态的冷媒介质从出气口进入到绝热管路，从绝热管路经过升温管路，将气态的冷媒介质升温至需要使用的温度后通入到样品室，通过向样品室内不断通入恒定温度的气态冷媒，使得样品室内保持在该恒定温度下，以为样品测试提供适宜的特定温度。通过加热组件对经过升温管路内的低温冷媒气体进行升温，使得冷媒介质到达样品所需温度，利用温度传感器能够监控样品室内的实时温度。在标准大气压下，液氮的蒸发温度为-196℃，液氦的蒸发温度为-268.9℃，将液氮或液氦蒸发成气体后的温度在各自的蒸发温度附近，通过将接近蒸发温度的气态冷媒介质经过绝热管路和升温管路通入到样品室内，在升温管路中可对气态的冷媒介质进行加热升温，使得利用同一台核磁共振装置即可为不同样品提供不同的测试温度，同时将样品自身温度调整至该测试温度，且核磁共振装置能够提供的测试温度范围较广，能够适用于对更多种类的样品在特定温度下进行核磁共振测试。

2.本实用新型提供的核磁共振装置，样品室内安装有线圈骨架，线圈骨架包括从内向外依次套设的容纳腔、骨架本体、隔热腔和线圈本体，容纳腔、骨架本体、隔热腔和线圈本体的轴线共线，容纳腔用于放置待测样品，升温管路与容纳腔连通，温度传感器设于容纳腔内。利用隔热腔将容纳腔与外界隔离，减低容纳腔与外界的热交换，避免由于温度变化导致的核磁共振装置中靠近容纳腔的电子器件的性能发生改变。

3.本实用新型提供的核磁共振装置，温度传感器包括第一温度传感器和第二温度传感器，第二温度传感器的温度探头与待测样品接触，以测量待测样品的温度，第一温度传感器的温度探头远离待测样品设置，以测量样品室内气体的温度。利用两个温度传感器对容纳腔内气体的温度以及样品的温度分别进行测量，增加对样品实际温度的控制精度，保证测量实验结果的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术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实用新型的一些实施方式，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为本实用新型的实施方式中提供的核磁共振装置的结构示意。

附图标记说明：1、不锈钢杜瓦罐；2、绝热管路；3、压力表；4、电阻加热器；5、液氮；6、压力开关；7、泄压阀；8、升温管路；9、电阻加热丝；10、容纳腔；11、骨架本体；12、隔热腔；13、线圈本体；14、待测样品；15、抽气泵；16、抽气管；17、第一温度传感器；18、第二温度传感器；19、控温组件；20、液位计。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

图1所示为本实施例提供的一种核磁共振装置，包括：储液设备、升温管路8和样品室。

储液设备为低温绝热容器，用于储存低温液态的冷媒介质，使得冷媒介质能够稳定存在，防止冷媒介质蒸发到空气中造成浪费。在本实施例中储液设备为密封的不锈钢杜瓦罐1。储液设备上设有出气口，出气口处连通有绝热管路2，绝热管路2靠近出气口的一端安装有作为压力传感器的压力表3，储液设备内安装有加热器，加热器选用电阻加热器4。储液设备内装有冷媒介质，冷媒介质为液氮5或液氦，本实施例中，冷媒介质选用液氮5。液氮5在不锈钢杜瓦罐1内可以长期存放并保持液体状态，在需要利用氮气进行控温时，打开电阻加热器4开始对液氮5加热，使液氮5蒸发变为低温氮气，保持电阻加热器4的加热功率不变，即可控制不锈钢杜瓦罐1内产生流量稳定温度恒定的低温氮气气流。为了保证液氮5蒸发过程的安全性，在不锈钢杜瓦罐1的出气口上安装有压力表3和压力开关6，压力开关6上设置有泄压阀7。压力表3用于显示出气口处的气体压力，压力开关6用于在气体压力过大时切断电阻加热器4的电源，以停止蒸发，泄压阀7用于在压力过高时排气泄压。储液设备内还安装有液位计20，以监控不锈钢杜瓦罐1内液氮5的剩余量。压力表3的量程超过0～0.25MPa。压力开关6的触发压力在0～0.1MPa可调，一般设置在0.08MPa。安全泄压阀7的压力不超过0.15MPa。

升温管路8一端与绝热管路2远离出气口的一端连通，另一端与用于放置待测样品14的样品室连通，升温管路8内安装有加热组件，加热组件选用电阻加热丝9。样品室内安装有温度传感器，温度传感器与电阻加热丝9电连接。样品室内安装有线圈骨架，线圈骨架包括从内向外依次套设的容纳腔10、骨架本体11、隔热腔12和线圈本体13，容纳腔10、骨架本体11、隔热腔12和线圈本体13的轴线共线，容纳腔10用于放置待测样品14，升温管路8与容纳腔10连通，温度传感器设于容纳腔10内。还包括抽气泵15，抽气泵15的抽气端与隔热腔12连通。绝热管路2为不锈钢材质双层管路，包括套设连接的内管和外管，内管和外管之间设有密封设置的绝热腔，外管上安装有抽气管16，抽气管16一端与绝热腔连通，另一端与抽气泵15的抽气端连通。利用抽气泵15将绝热腔和隔热腔12内的气体抽出，控制绝热腔和隔热腔12内的压力在1Pa以下，保证绝热腔和隔热腔12的隔热效果。抽气泵15包括串联设置的旋片真空泵和分子泵，设计极限压力为0.001Pa级别。低温氮气从不锈钢杜瓦罐1的出气口排出后经过绝热管路2的内管，进入到升温管路8，在升温管路8内通过电阻加热丝9升温后进入到容纳腔10中。

温度传感器包括第一温度传感器17和第二温度传感器18，第二温度传感器18的温度探头与待测样品14接触，以测量待测样品14的温度，第一温度传感器17的温度探头远离待测样品14设置，以测量样品室内气体的温度。第一温度传感器17为PT100温度传感器，使用A级精度，温度范围-200℃～450℃，第二温度传感器18为光纤温度传感器，需要有线性电流4～20mA输出。

还包括控温组件19，压力开关6、电阻加热器4、第一温度传感器17、第二温度传感器18、电阻加热丝9均与控温组件19电连接。控温组件19选用电气控制设备，电气控制设备内设置有PID温控器，PID温控器兼容PT100温度传感器输入和线性电流4～20mA输入。通过手动调压旋钮控制电阻加热器4和电阻加热丝9的发热功率，电阻加热器4的输出电压、电阻加热丝9的输出电压值、第一温度传感器17的温度读数和第二温度传感器18的温度读数分别显示在电气控制设备的显示屏上。

在对核磁共振装置进行温度调节时，通过加热器对储液设备内的液氮5或液氦升温，使得冷媒介质液氮5蒸发变为气态低温氮气，低温氮气从出气口进入到绝热管路2，从绝热管路2经过升温管路8，将低温氮气升温至需要使用的温度后通入到样品室，通过向样品室内不断通入恒定温度的气态冷媒，使得样品室内保持在该恒定温度下，以为样品测试提供适宜的特定温度。空气氮气流量为30L/min，出气口处的氮气温度始终低于-150℃，经过电阻加热丝9加热后，通入到样品室内容纳腔10中的氮气可实现在-100℃～200℃的样品控温范围内精确控制，控温精度为±0.1℃。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种核磁共振装置，其特征在于，包括：

储液设备，为密封设备，所述储液设备上设有出气口，所述出气口处连通有绝热管路(2)，所述绝热管路(2)靠近所述出气口的一端安装有压力传感器，所述储液设备内安装有加热器，所述储液设备内装有冷媒介质，所述冷媒介质为液氮(5)或液氦；

升温管路(8)，所述升温管路(8)一端与所述绝热管路(2)远离所述出气口的一端连通，另一端与用于放置待测样品(14)的样品室连通，所述升温管路(8)内安装有加热组件，所述样品室内安装有温度传感器，所述温度传感器与所述加热组件电连接。

2.根据权利要求1所述的核磁共振装置，其特征在于，所述样品室内安装有线圈骨架，所述线圈骨架包括从内向外依次套设的容纳腔(10)、骨架本体(11)、隔热腔(12)和线圈本体(13)，所述容纳腔(10)、所述骨架本体(11)、所述隔热腔(12)和所述线圈本体(13)的轴线共线，所述容纳腔(10)用于放置待测样品(14)，所述升温管路(8)与所述容纳腔(10)连通，所述温度传感器设于所述容纳腔(10)内。

3.根据权利要求2所述的核磁共振装置，其特征在于，还包括抽气泵(15)，所述抽气泵(15)的抽气端与所述隔热腔(12)连通。

4.根据权利要求3所述的核磁共振装置，其特征在于，所述绝热管路(2)包括套设连接的内管和外管，所述内管和外管之间设有密封设置的绝热腔，所述外管上安装有抽气管(16)，所述抽气管(16)一端与所述绝热腔连通，另一端与所述抽气泵(15)的抽气端连通。

5.根据权利要求1至4任一项所述的核磁共振装置，其特征在于，所述温度传感器包括第一温度传感器(17)和第二温度传感器(18)，所述第二温度传感器(18)的温度探头与待测样品(14)接触，以测量待测样品(14)的温度，所述第一温度传感器(17)的温度探头远离待测样品(14)设置，以测量所述样品室内气体的温度。

6.根据权利要求5所述的核磁共振装置，其特征在于，所述第二温度传感器(18)为光纤温度传感器。

7.根据权利要求1至4任一项所述的核磁共振装置，其特征在于，所述出气口上安装有压力开关(6)，所述压力开关(6)上设置有泄压阀(7)。

8.根据权利要求1至4任一项所述的核磁共振装置，其特征在于，所述储液设备内安装有液位计(20)。

9.根据权利要求1至4任一项所述的核磁共振装置，其特征在于，还包括控温组件(19)，所述加热器、所述温度传感器、所述加热组件均与所述控温组件(19)电连接。

10.根据权利要求3或4所述的核磁共振装置，其特征在于，所述抽气泵(15)包括串联设置的旋片真空泵和分子泵。

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