CN216227516U - 真空加热装置及真空加热系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种用于真空加热的加热装置，包括：激光加热机构，包括至少一个用于发射激光光束以对真空腔室内的目标进行不接触加热的激光发生器；以及温度测控机构，与激光发生器连接，用于测量目标的温度并基于所测量的温度控制至少一个激光发生器的输出功率。

Description

真空加热装置及真空加热系统

技术领域

本公开涉及真空加热技术领域，尤其涉及一种真空加热装置及真空加热系统。

背景技术

真空加热装置和系统广泛应用于仪器制造、材料测试以及医药化工等领域，对于快速干燥、物料分离等工艺具有重要意义。目前传统的真空加热装置和系统大多数采用电阻丝进行加热，通过给电阻丝通电使其变热，再由变热的电阻丝对真空内的目标进行加热。这种加热方式使真空加热系统的腔体内的材料受热基本均匀，且能够大面积加热。但是，当需要加热的目标体积较小或需要局部加热时，此种加热方式完全无法进行局部加热，且加热效率低下。另外，电阻丝上吸附的杂质和电阻丝本身也会因为高温而扩散至真空加热系统的腔体内，影响材料的测试。

另外，传统的真空加热装置和系统通常采用热电偶作为测温仪器。为了不影响目标加热，热电偶一般不直接与目标接触。但是，若热电偶的位置距离目标过远，则测出的温度与目标实际温度会有偏差，无法精确测量。而且，热电偶与目标同在真空环境内，需要更换热电偶时必须打开真空腔体，破环真空环境会对整体实验进度造成影响。

如上，现有真空加热装置和系统中存在诸多问题，例如无法局部加热、加热效率低下、加热中易产生杂质，测温不精准、测温仪器维修更换困难等问题。

实用新型内容

在一些实施例中，本公开提供一种用于真空加热的加热装置，包括：激光加热机构，包括至少一个用于发射激光光束以对真空腔室内的目标进行不接触加热的激光发生器；以及温度测控机构，与激光发生器连接，用于测量目标的温度并基于所测量的温度控制至少一个激光发生器的输出功率。

在一些实施例中，激光加热机构还包括调焦镜头，激光加热机构还包括调焦镜头，用于将激光发生器发射的激光光束聚焦在目标上。

在一些实施例中，调焦镜头通过光纤与激光发生器的输出端连接，并且激光加热机构还包括镜头支架。

在一些实施例中，镜头支架包括第一固定法兰和与第一固定法兰可调节地连接的第一活动法兰，第一活动法兰用于承载调焦镜头以调节调焦镜头的焦点。

在一些实施例中，激光加热机构还包括水冷机，与至少一个激光发生器连接，用于对至少一个激光发生器降温。

在一些实施例中，激光发生器具有进水口和出水口，水冷机具有吸水口和排水口，吸水口与出水口连通，排水口与进水口连通，使水冷机与激光发生器之间形成水循环。

在一些实施例中，温度测控机构包括：红外测温仪，用于测量目标的温度；以及控制器，与红外测温仪连接并且用于基于目标的温度调节至少一个激光发生器中的一个或多个激光发生器的输出功率。

在一些实施例中，红外测温仪与激光发生器连接，控制器安装在至少一个激光发生器中。

在一些实施例中，温度测控机构还包括用于承载红外测温仪的测温支架，测温支架包括第二固定法兰和与第二固定法兰可调节地连接的第二活动法兰，第二活动法兰用于承载红外测温仪以调节红外测温仪的位置。

在一些实施例中，本公开提供一种真空加热系统，真空腔室，包括至少一个视窗；以及如前的加热装置，激光加热机构通过至少一个视窗对真空腔室中的目标进行加热，并且温度测控机构通过至少一个视窗对真空腔室中的目标进行测温。

根据本公开一些实施例的加热装置及含有该加热装置的真空加热系统能够带来有益的技术效果。例如，本公开一些实施例的加热装置及含有该加热装置的真空加热系统能够解决常规技术中无法局部加热、加热效率低下、加热中易产生杂质、测温不精准、测温仪器维修更换困难等问题，可以实现小面积局部加热，提高加热效率，加热过程中不会对目标造成额外污染，实时连续对温度进行精准测量和控制，安装简易维修更换便捷等技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对本公开的附图作简单地介绍。可以理解，这些附图仅仅是示例性的，并不构成对本公开的实施例的任何限制。

图1示出根据本公开一些实施例的加热装置的结构示意图；

图2示出根据本公开一些实施例的镜头支架的结构示意图；

图3示出根据本公开一些实施例的测温支架的结构示意图；

图4示出根据本公开一些实施例的真空加热系统的结构示意图。

在上述附图中，各附图标记分别表示：

100加热装置

110激光加热机构

111激光发生器、1111出水口、1112进水口

112调焦镜头

113光纤

114镜头支架、1141第一固定法兰、1142第一活动法兰、1143第一螺杆、1144第一滚花螺母、1145第一框架

115水冷机、1151吸水口、1152排水口

120温度测控机构

121红外测温仪

122测温支架、1221第二固定法兰、1222第二活动法兰、1223第二螺杆、1224第二滚花螺母、1225第二框架

200真空腔室

210、210a、210b视窗

220目标

1000真空加热系统

具体实施方式

下面将结合附图对本公开一些实施例进行描述。显然，所描述的实施例仅仅是本公开示例性实施例，而不是全部的实施例。

在本公开的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶”、“底”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公开和简化描述，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公开的限制。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。在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“连接”、“耦合”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接；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，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

图1示出根据本公开一些实施例的用于真空加热的加热装置100的结构示意图。如图1所示，加热装置100可以包括激光加热机构110以及温度测控机构120。激光加热机构110包括至少一个可以用于发射激光光束以对真空腔室内的目标(例如，目标材料、目标样品、目标部件等等)进行不接触加热的激光发生器111。温度测控机构120与激光发生器111连接，可以用于测量目标的温度并基于所测量的温度控制至少一个激光发生器111的输出功率。

本领域技术人员可以理解，虽然图1中仅示出一个激光发生器111，但是激光加热机构110还可以包括多个激光发生器111。

在一些实施例中，激光加热机构110还包括调焦镜头112。调焦镜头112可以通过光纤113或其他光路与激光发生器111的输出端连接，可以将激光发生器111发射的激光光束聚焦在目标上。通过调节调焦镜头112的焦距，实现在不同的目标距离下激光光束都能聚焦在目标上。

本领域技术人员可以理解，虽然图1中仅示出一个调焦镜头112，但激光加热机构110还可以包括多个调焦镜头112。调焦镜头112可以和激光发生器111一一对应，一个激光发生器111也可以通过光纤113与多个调焦镜头112连接，或者多个激光发生器111也可以通过光纤113与一个调焦镜头112连接。

在一些实施例中，激光加热机构110还可以包括镜头支架114。图2示出根据本公开一些实施例中镜头支架114的结构示意图。如图2所示，镜头支架114包括第一固定法兰1141和与第一固定法兰1141可调节地连接的第一活动法兰1142。第一活动法兰1142可以用于承载调焦镜头112，该调焦镜头112能够通过第一活动法兰1142进行前后、左右、上下六个方向的调整。

本领域技术人员可以理解，虽然图1和图2中仅示出一个镜头支架114，但激光加热机构110还可以包括多个镜头支架114，调焦镜头112和镜头支架114一一对应。本领域技术人员可以理解，在一些实施例中，镜头支架114也可以为相互配合的轴承、滑轨滑块等能够调整位置的组件。

第一固定法兰1141上沿其圆周均匀设置多根第一螺杆1143，例如3根或4根。第一活动法兰1142上沿其圆周均匀设置多个与第一螺杆1143相匹配的螺孔。第一螺杆1143分别穿过其对应的螺孔。第一活动法兰1142通过与第一螺杆1143相配合的多个第一滚花螺母1144设置在第一固定法兰1141上。

如图2所示，镜头支架114还可以包括第一框架1145。第一框架1145可以包括固定设置在第一固定法兰1141上的多根立柱，例如3根或4根，以及固定设置在多个立柱上的支撑片。框架1145的多根立柱可以限制第一活动法兰1142的活动范围。第一框架1145的支撑片上(例如，中心)可以包括开孔，激光光束可以通过开孔，投射在安装在第一活动法兰1142上的调焦镜头112上。

在一些实施例中，激光加热机构110还可以包括水冷机115。水冷机115与激光发生器111连接，可以用于对激光发生器111降温。

本领域人员可以理解，虽然图1中仅示出水冷机115与一个激光发生器111连接，但水冷机115也可以同时与多个激光发生器111连接，对多个激光发生器111进行降温。本领域人员可以理解，在一些实施例中，激光加热机构110也可以包括风冷机等其他可以对激光发生器111降温的结构。

水冷机115具有吸水口1151、排水口1152以及水泵(图中未示出)，吸水口1151与激光发生器111的出水口1111连通，排水口1152与激光发生器111的进水口1112连通。水冷机115的水泵将温度较低的水从通过排水口1152经由进水口1112泵入激光发生器111，再将激光发生器111中温度较高的水通过出水口1111经由吸水口1151泵出，在水冷机115与激光发生器111之间形成水循环，以使得激光发生器能够长时间使用，不会因温度过高而产生损坏，同时延长系统使用寿命。

在一些实施例中，温度测控机构120包括红外测温仪121和控制器(图中未示出)。红外测温仪121可以用于测量目标的温度，控制器与红外测温仪121连接，并且可以基于目标的温度调节至少一个激光发生器111中的一个或多个激光发生器111的输出功率。例如，控制器可以同时调节全部激光发生器111的输出功率，也可以调节一部分激光发生器111的输出功率。在一些实施例中，控制器可以安装在至少一个激光发生器111中或者独立设置。

红外测温仪121将测得的温度转化为温度信号发送给控制器，控制器通过比较实际测得的温度与预定温度的差别，控制激光发生器111调整激光光束的输出功率，从而调整目标的加热温度，可以使目标的温度一直维持在相对稳定的范围内，或者控制目标的升温或降温速率。

在一些实施例中，温度测控机构120还包括可以用于承载红外测温仪121的测温支架122。图3示出根据本公开一些实施例的测温支架122的结构示意图。如图3所示，测温支架122包括第二固定法兰1221和与第二固定法兰1221可调节连接的第二活动法兰1222。第二活动法兰1222可以用于承载红外测温仪121，通过第二活动法兰1222对红外测温仪121进行前后、左右、上下六个方向的调整。

本领域技术人员可以理解，在一些实施例中，测温支架122也可以为相互配合的轴承、滑轨滑块等能够调整位置的组件。

第二固定法兰1221上沿其圆周均匀设置四根第二螺杆1223，第二活动法兰1222上沿其圆周均匀设置四个与第二螺杆1223相匹配的螺孔，四根第二螺杆1223分别穿过其对应的螺孔，第二活动法兰1222通过与第二螺杆1223相配合的四个第二滚花螺母1224设置在第二固定法兰1221上。

如图3所测温支架122还可以包括第二框架1225。第二框架1225可以包括固定设置在第二固定法兰1221上的多根立柱，例如3根或4根，以及固定设置在多个立柱上的支撑片。第二框架1225的多根立柱可以限制第二活动法兰1222的活动范围。第二框架1225的支撑片上(例如，中心)可以包括开孔，激光光束可以通过开孔，投射在安装在第二活动法兰1222上的红外测温仪121上。

图4示出根据本公开一些实施例的真空加热系统1000的结构示意图。如图4所示，真空加热系统1000可以包括加热装置100和真空腔室200。真空腔室200包括至少一个视窗210，例如视窗210a和210b。激光加热机构110通过至少一个视窗210中的一个或多个，例如视窗210a，对真空腔室200中的目标220进行加热，并且温度测控机构120通过至少一个视窗210之一，例如视窗210b，对真空腔室中的目标220进行测温。

本领域技术人员可以理解，虽然图4中仅示出了两个视窗210a、210b，但是真空腔室200可以包括一个视窗210，也可以包括更多个视窗210。

镜头支架114的第一固定法兰1141可以安装在视窗210a上，从调焦镜头112透射的激光光束可以透过视窗210a对真空腔室200内的目标220进行加热。测温支架122的第二固定法兰1221可以安装在视窗210b上，红外测温仪121可以透过视窗210b对真空腔室200内的目标220的温度进行检测。

常规技术中，采用电阻丝对真空腔室内的目标进行加热，完全无法进行局部加热，且加热效率低下。另外，电阻丝上吸附的杂质和电阻丝本身也会因为高温而扩散至真空加热系统的腔体内，影响材料的测试。另外，常规技术中通常采用热电偶作为测温仪器，为了不影响目标加热，热电偶一般不直接与目标接触，但若热电偶的位置距离目标过远，则测出的温度与目标实际温度会有偏差，无法精确测量。而且，热电偶与目标同在真空环境内，需要更换热电偶时必须打开真空腔体，破环真空环境会对整体实验进度造成影响。

然而，在本公开的实施例中，激光发生器可以发射激光光束，通过调焦镜头使得无论目标的距离远近，均可透过视窗使焦点落在目标上，且能够实现局部不接触加热。而且，透过视窗加热不会对真空腔室内的目标造成污染，增大真空处理的成功率和处理结果的准确性。此外，使用红外测温仪通过真空腔室的视窗对目标的温度进行测量，在增强测量精准性的同时，可以将测得的温度数据反馈给控制器，以便根据目标的预定温度和实际测得温度的对比对激光发射功率进行调整，从而使目标的温度维持在稳定的范围内，而且可以控制升温或降温的速率。

应当理解，本公开所描述的实施例仅是示例性实施例，并不构成对本公开的限制。在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应落在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于真空加热的加热装置，其特征在于，包括：

激光加热机构，包括至少一个用于发射激光光束以对真空腔室内的目标进行不接触加热的激光发生器；以及

温度测控机构，与所述激光发生器连接，用于测量所述目标的温度并基于所测量的温度控制所述至少一个激光发生器的输出功率。

2.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述激光加热机构还包括调焦镜头，用于将所述激光发生器发射的所述激光光束聚焦在所述目标上。

3.根据权利要求2所述的加热装置，其特征在于，所述调焦镜头通过光纤与所述激光发生器的输出端连接，并且所述激光加热机构还包括镜头支架。

4.根据权利要求3所述的加热装置，其特征在于，所述镜头支架包括第一固定法兰和与所述第一固定法兰可调节地连接的第一活动法兰，所述第一活动法兰用于承载所述调焦镜头以调节所述调焦镜头的焦点。

5.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述激光加热机构还包括水冷机，与所述至少一个激光发生器连接，用于对所述至少一个激光发生器降温。

6.根据权利要求5所述的加热装置，其特征在于，所述激光发生器包括进水口和出水口，所述水冷机包括吸水口和排水口，所述吸水口与所述出水口连通，所述排水口与所述进水口连通，使所述水冷机与所述激光发生器之间形成水循环。

7.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述温度测控机构包括：

红外测温仪，用于测量所述目标的温度；以及

控制器，与所述红外测温仪连接并且用于基于所述目标的温度调节所述至少一个激光发生器中的一个或多个激光发生器的输出功率。

8.根据权利要求7所述的加热装置，其特征在于，所述控制器安装在所述至少一个激光发生器中。

9.根据权利要求7所述的加热装置，其特征在于，所述温度测控机构还包括用于承载所述红外测温仪的测温支架，所述测温支架包括第二固定法兰和与所述第二固定法兰可调节地连接的第二活动法兰，所述第二活动法兰用于承载所述红外测温仪以调节所述红外测温仪的位置。

10.一种真空加热系统，包括：

真空腔室，包括至少一个视窗；以及

如权利要求1-9中任一项所述的加热装置，所述激光加热机构通过所述至少一个视窗中的一个或多个视窗对所述真空腔室中的目标进行加热，并且温度测控机构通过所述至少一个视窗之一对所述真空腔室中的目标进行测温。

Images