CN218981629U - 高低温台组件 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种高低温台组件，包括：冷源组件，包括：真空腔；冷源腔，设置在真空腔内，用于储存冷源；以及导热件，与冷源腔热耦合，用于与冷源腔进行热交换，测量组件，包括：外壳，与真空腔真空连通；以及样品台，与导热件热耦合，用于承载样品。

Description

高低温台组件

技术领域

本公开涉及高低温技术领域，特别涉及一种高低温台组件。

背景技术

在一些生产或实验过程中，样品的部分性能(例如，机械性能，物理性质，光学物理性能，超导性能及磁热性能)常需在低温恒温条件下进行测量样品。容纳样品的高低温变温台需要和多种显微镜、光谱仪、磁体等设备联用，同时也需要满足用于搭建需要对样品进行变温处理的光学和电学试验的性能要求。

传统技术中，高低温变温台主要分为干式变温台和湿式变温台。干式变温台主要通过制冷机(例如，GM制冷机、斯特林制冷机或脉管式制冷机)进行制冷，但是制冷机在制冷过程中因为有活塞运动，从而不可避免地会引起样品台震动，不利于震动敏感型实验的测量。因此，这种干式变温台在生产或实验过程中常常需要花费大量的成本和时间去关注减震技术，极大提升了生产或实验成本。而目前的湿式变温台主要通过输液杆将冷却液输送至恒温器内来冷却样品，通过输液杆上自带的针阀控制流量，样品台结合加热装置，才能实现高低温不同温区的控温。但这种湿式变温台需要外接输液杆，一方面使用输液杆操作繁琐，另一方面也会造成样品台移动空间受限，且液氮注入口及样品台附近易结霜，影响生产或实验测量。

实用新型内容

本公开提供了一种高低温台组件，其特征在于，包括：冷源组件，包括：真空腔；冷源腔，设置在真空腔内，用于储存冷源；导热件，与冷源腔热耦合，用于与冷源腔进行热交换，测量组件，包括：外壳，与真空腔真空连通；样品台，与导热件热耦合，用于承载样品。

在一些实施例中，高低温台组件还包括：吸附腔，设置在真空腔内，用于容纳吸附物质，以提高真空腔的真空度。

在一些实施例中，冷源腔的下部尺寸小于上部尺寸，导热件与冷源腔的下部外壁固定连接。

在一些实施例中，冷源组件还包括：提拉阀，设置在真空腔上，用于与真空泵连接；和/或冷源盖，设置在冷源腔的开口处。

在一些实施例中，高低温台组件还包括：加热装置，设置在导热件上，用于对样品进行加热，和/或温度传感器，设置在导热件上，用于对样品进行测温。

在一些实施例中，加热装置设置在导热件上与样品相对的一侧。

在一些实施例中，加热装置包括加热丝，和/或温度传感器包括热电偶。

在一些实施例中，冷源组件还包括：电馈通，设置在所述真空腔上，与将所述加热丝与电源连接和/或将温度传感器与测温装置连接。

在一些实施例中，测量组件还包括：观察窗口，设置在外壳上，用于观察样品；调节装置，用于调节样品台，以使样品台靠近或远离导热件。

在一些实施例中，高低温台组件还包括：水冷组件，包括：循环腔，与测量组件热耦合，用于对测量组件进行降温；进水口，与循环腔连通，用于将冷却水送入循环腔；出水口，与循环腔连通，用于将冷却水排出循环腔，和/或通气组件，包括：进气口，与外壳连通，用于向外壳内充气；出气口，与外壳连通，用于从外壳内抽气。

根据本公开一些实施例的高低温台组件能够带来有益的技术效果。例如，本公开一些实施例的高低温台组件能够解决常规技术中以下问题中的一项或多项：干式变温台制冷机制冷造成样品台震动、湿式变温台的外接输液杆操作繁琐、样品台移动空间受限，且液氮注入口及样品台附近易结霜，影响生产或实验测量，能够实现样品台稳定、测量结果精确度高、维持样品低温环境操作简单、整体设备结构紧凑易移动、避免样品台结霜、成本降低的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本公开的一种实施例，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示出根据本公开一些实施例的高低温台组件的结构示意图；

图2示出根据本公开一些实施例的冷源组件和测量组件的分离结构示意图；

图3示出根据本公开一些实施例的高低温台组件的剖面图；以及

图4示出根据本公开一些实施例的调节装置的结构示意图。

在上述附图中，各附图标记分别表示：

100 高低温台组件

10 冷源组件

11 真空腔

12 冷源腔

13 导热件

14 吸附腔

15 提拉阀

16 冷源盖

17 电馈通

20 测量组件

21 外壳

22 样品台

23 观察窗口

24 调节装置

241 底座

242 移动滑块

243 横向移动微分头244 纵向移动微分头30 加热装置

40 水冷组件

41 进水口

50 通气组件

51 进气口52 出气口

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”、“相连”、“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。在本公开的描述中，远端或远侧是指深入真空环境(例如，真空腔)的一端或一侧，近端或近侧是与远端或远侧相对的一端或一侧(例如，远离真空腔的一端或一侧，或者真空腔内靠近真空腔壁的一端或一侧等等)。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高低温台组件100的结构示意图。图2示出根据本公开一些实施例的冷源组件10和测量组件20的分离结构示意图。图3示出根据本公开一些实施例的高低温台组件100的剖面图。

如图1-图3所示，高低温台组件100可以包括冷源组件10和测量组件20。冷源组件10可以包括真空腔11、冷源腔12和导热件13。冷源腔12能够用于储存冷源(例如，液氮、液氦等等)，存储量可维持较长时间，在生产或实验过程中不需要额外添加冷源(例如，液氮、液氦等等)，操作简便，不影响生产或实验进程。冷源腔12设置在真空腔11内，真空腔11和冷源腔12之间形成真空夹层，能够延长冷源腔12的保温时间，降低冷源(例如，液氮、液氦等等)消耗量，降低成本。

如图2、图3所示，在本公开的一些实施例中，导热件13与冷源腔12热耦合，能够用于与冷源腔12进行热交换。冷源腔12内的冷源(例如，液氮、液氦等等)使冷源腔12的腔壁温度降低，导热件13固定(例如，焊接、螺栓固定等等)在冷源腔12的下部外壁上，导热件13与冷源腔12的腔壁进行热交换，以对导热件13上方的样品台22降温，从而维持样品台22上的样品周围的低温环境。

此外，冷源腔12的下部尺寸小于上部尺寸，进入冷源腔12的冷源(例如，液氮、液氦等等)能够积聚在冷源腔12的下部，冷源腔12能够更好地与导热件13进行热交换。

本领域技术人员可以理解，虽然在本公开的一些实施例中，导热件13焊接在冷源腔12的下部外壁上，但这仅是示例性的。导热件13也可以采取其他方式固定连接或可拆卸连接在冷源腔12的下部外壁上，例如，导热件13也可以通过螺栓连接在冷源腔12的下部外壁上。类似地，本领域技术人员可以理解，虽然在本公开的一些实施例中，导热件13固定在冷源腔12的下部外壁上，但这仅是示例性的，导热件13也可以固定在冷源腔12的中部外壁上。

如图1-图3所示，测量组件20可以包括外壳21和样品台22。外壳21与真空腔11真空连通，外壳21与真空腔11之间通过密封圈保证真空度，使得样品能够在低温环境中的同时也处在真空环境中，从而保证测量数据的准确性。样品台22与导热件13热耦合，样品台22位于导热件13的上方，从而使其承载的样品也位于导热件13上方，以使导热件13能够通过热传递效应为样品持续提供低温环境。如图4所示，样品台22可以包括开口(例如图4所示的圆形开口)，用于将样品承载在开口上方。导热件13可以位于开口下方，用于对样品进行降温。类似地，导热件13的末端也可以包括开口(例如图2所示的圆形开口)，与样品台22的开口配合，可以通过各种光线、射线，以便于对样品进行测量和处理。本领域技术人员可以理解，本公开中所称的“热耦合”，例如样品台22与导热件13热耦合，是指能够在热耦合的部件之间或者与热耦合的部件所承载的结构发生热交换。例如，导热件13可以与样品台22进行热交换，进而与样品台22所承载的样品进行热交换，或者导热件13可以直接与样品台22所承载的样品进行热交换。

如图3所示，在本公开的一些实施例中，高低温台组件100还可以包括吸附腔14。吸附腔14设置在真空腔11内，能够用于容纳吸附剂，以提高真空腔11的真空度。吸附腔14内的吸附剂可以包括活性炭，能够用于吸附真空腔11内的残余水气，提高真空度，从而避免样品台22在低温环境内结霜，以保证实验测量准确性。

如图1-图3所示，在本公开的一些实施例中，冷源组件10还可以包括提拉阀15。提拉阀15设置在真空腔11上，能够用于与真空泵(图中未示出)连接。提拉阀15拉开后，连接真空泵或真空泵组对真空腔11抽真空，在达到预定的真空度后，关闭提拉阀15，移走真空泵或真空泵组。

本领域技术人员可以理解，虽然本公开的一些实施例中使用提拉阀15连接真空泵或真空泵组，但这仅是示例性的，真空腔11上也可以设置其他种类的真空阀门，以连接真空泵或真空泵组对真空腔11内抽真空。

如图1-图3所示，在本公开的一些实施例中，冷源组件10还可以包括冷源盖16，设置在冷源腔12的开口处。在向冷源腔12灌注冷源(例如，液氮、液氦等等)后，可以将冷源盖16盖在冷源腔12的开口处，减少冷源(例如，液氮、液氦等等)与外界环境的热量交换。冷源盖16上设置有通气小孔(图中未示出)，冷源(例如，液氮、液氦等等)产生的气体(例如，氮气、氦气等等)可以通过通气小孔排出。

如图3所示，在本公开的一些实施例中，高低温台组件100还可以包括加热装置30。加热装置30设置在导热件13上，能够用于对样品进行加热。加热装置30设置在导热件13上与样品相对的一侧，且位于样品下方，能够通过加热导热件13对样品进行加热或在低温环境中对样品温度进行调节。加热装置30可以包括加热丝，例如，盘绕成圆盘状的加热丝，圆盘状加热丝位于导热件13下方。加热装置30通过设置在真空腔11上的电馈通17与电源(图中未示出)连接。

本领域技术人员可以理解，虽然本公开的一些实施例中仅示出了加热装置30，但是导热件13上还可以设置温度传感器(例如，热电偶)，用于对样品进行测温。温度传感器的导线也可以从电馈通17引出，与测温装置连接。温度传感器和加热装置可以共同外接控温设备，以对样品精准测温和控温。

如图1-图3所示，在本公开的一些实施例中，测量组件20还可以包括观察窗口23和调节装置24。观察窗口23设置在外壳21上，能够用于观察样品。另外，观察窗口23可以可拆卸设置在外壳21上，便于更换各种材料制成的观察窗口23，以满足显微镜、光谱仪、磁体等设备与测量组件20的联用需求。通过不同的观察窗口23，可以对样品进行变温处理的光学实验和电学实验。本领域技术人员可以理解，观察窗口23可以设置在外壳21上方、下方或者相对地设置在上下方。

图4示出根据本公开一些实施例的调节装置24的结构示意图。

如图1-图4所示，在本公开的一些实施例中，调节装置24能够用于调节样品台22，以使样品台22靠近或远离导热件13。调节装置24可以包括底座241、移动滑块242、横向移动微分头243以及纵向移动微分头244。样品台22嵌设在移动滑块242上，能够随移动滑块242在底座241上滑动，从而靠近或远离导热件13。样品台22的末端可以包括圆形开口，用于承载样品，并且可以允许光线或射线穿过。

如图1-图4所示，在本公开的一些实施例中，移动滑块242通过底座241上的多个弹簧(图中未示出)与底座241弹性连接，且移动滑块242能够在底座241上滑动。横向移动微分头243和纵向移动微分头244穿设在外壳21上，且与移动滑块242抵接。旋转横向移动微分头243使其伸出时，移动滑块242在底座241上横向滑动，弹簧随着移动滑块242的异动而拉伸(或收缩)形变。旋转横向移动微分头243使其回缩(或拉伸)时，移动滑块242在弹簧形变恢复的作用力下回到原位。旋转纵向移动微分头244使其伸出时，移动滑块242在底座241上纵向滑动，弹簧随着移动滑块242拉伸(或收缩)形变，旋转纵向移动微分头244使其回缩(或拉伸)时，移动滑块242在弹簧形变恢复的作用力下回到原位。

如图1-图3所示，在本公开的一些实施例中，高低温台组件100还可以包括水冷组件40。水冷组件40可以包括循环腔(图中未示出)、进水口41和出水口(图中未示出)。循环腔与测量组件20(例如，外壳21)热耦合，能够用于对测量组件20进行降温。进水口41与循环腔连通，能够用于将冷却水送入循环腔，出水口(图中未示出)与循环腔连通，能够用于将冷却水排出循环腔。水冷组件40可以用于对测量组件20进行温度调节。

如图1-图3所示，在本公开的一些实施例中，高低温台组件100还可以包括通气组件50。通气组件50可以包括进气口51和出气口52。进气口51与外壳21连通，能够用于向外壳21内充气，出气口52与外壳21连通，能够用于从外壳21内抽气。通气组件50能够根据生产或实验要求，为样品提供气氛环境。

需要指出的是，以上仅为本公开的示例性实施例而已，并不用以限制本公开，凡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，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高低温台组件，其特征在于，包括：

冷源组件，包括：

真空腔；

冷源腔，设置在所述真空腔内，用于储存冷源；以及

导热件，与所述冷源腔热耦合，用于与所述冷源腔进行热交换，

测量组件，包括：

外壳，与所述真空腔真空连通；以及

样品台，与所述导热件热耦合，用于承载样品。

2.根据权利要求1所述的高低温台组件，其特征在于，还包括：

吸附腔，设置在所述真空腔内，用于容纳吸附物质，以提高所述真空腔的真空度。

3.根据权利要求1所述的高低温台组件，其特征在于，所述冷源腔的下部尺寸小于上部尺寸，所述导热件与所述冷源腔的下部外壁固定连接。

4.根据权利要求1所述的高低温台组件，其特征在于，所述冷源组件还包括：

提拉阀，设置在所述真空腔上，用于与真空泵连接；和/或

冷源盖，设置在所述冷源腔的开口处。

5.根据权利要求1所述的高低温台组件，其特征在于，还包括：

加热装置，设置在所述导热件上，用于对所述样品进行加热；和/或

温度传感器，设置在所述导热件上，用于对所述样品进行测温。

6.根据权利要求5所述的高低温台组件，其特征在于，所述加热装置设置在所述导热件上与所述样品相对的一侧。

7.根据权利要求5或6所述的高低温台组件，其特征在于，

所述加热装置包括加热丝；和/或

所述温度传感器包括热电偶。

8.根据权利要求5或6所述的高低温台组件，其特征在于，所述冷源组件还包括：

电馈通，设置在所述真空腔上，用于将所述加热装置与电源连接和/或将所述温度传感器与测温装置连接。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的高低温台组件，其特征在于，

所述测量组件还包括：

观察窗口，设置在所述外壳上，用于观察所述样品；

调节装置，用于调节所述样品台，以使所述样品台靠近或远离所述导热件。

10.根据权利要求1-6中任一项所述的高低温台组件，其特征在于，还包括：

水冷组件，包括：

循环腔，与所述测量组件热耦合，用于对所述测量组件进行降温；

进水口，与所述循环腔连通，用于将冷却水送入所述循环腔；以及

出水口，与所述循环腔连通，用于将冷却水排出所述循环腔，和/或

通气组件，包括：

进气口，与所述外壳连通，用于向所述外壳内充气；以及

出气口，与所述外壳连通，用于从所述外壳内抽气。

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