JP2022018113A

JP2022018113A - 接触・雰囲気混合温度変化チャンバー及び温度制御方法

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Publication number: JP2022018113A
Application number: JP2021115950A
Authority: JP
Inventors: ホンウェイチャオ; Hongwei Zhao; ツォンリー; Cong Li; チエンハイチャン; Jianhai Zhang; ポンリウ; Peng Liu; シュンポーワン; Shunbo Wang; チャオシンワン; Zhaoxin Wang; ショイロンチョウ; Shuilong Zhou; シアンユイツォン; Xiangyu Zong; ホンウェイイェン; Hongwei Yan; ホイチョウ; Hui Zhou
Original assignee: Jilin University
Current assignee: Jilin University
Priority date: 2020-07-14
Filing date: 2021-07-13
Publication date: 2022-01-26
Anticipated expiration: 2041-07-13
Also published as: JP7118470B2; CN111921568B; CN111921568A

Abstract

【課題】接触・雰囲気混合温度変化チャンバー及び温度制御方法を提供する。【解決手段】本発明は、精密機器および材料試験の技術分野に属する、接触・雰囲気混合温度変化チャンバー及び温度制御方法に関する。このチャンバーは、上部冷却チャンバー、下部冷却チャンバー、ポイントチェンジプラットフォーム、ベースを含む。前記上部冷却チャンバーと下部冷却チャンバーとの間には、上部チャンバーカバーと下部チャンバーの位置決め溝によって位置決めされ、かつ複数セットの接続押圧ロッドアセンブリによってロックされる。試験対象物は真空吸着により下部冷却チャンバーに固定され、下部冷却チャンバーは下部チャンバーを介してベースに固定され、ポイントチェンジプラットフォームは「Ｎ」字型接続プレートを介してベースに固定される。【選択図】図１

Description

本発明は、精密機器および材料試験の技術分野、特に接触・雰囲気混合温度変化チャンバー及び温度制御方法に関する。温度変化条件下での材料の物理的および機械的特性を研究するために使用でき、温度場から材料特性への影響を明らかにするための機器サポートおよび技術的手段を提供する。

材料は人類の文明の物質的基盤であり、すべての高度先端技術のサポートと先駆者でもある。深海、極地、宇宙への人々の探求が深まり続ける中、低温・連続温度変化環境下での材料試験の開発が特に急務であり、温度変化環境の負荷がさらに重要であるため、連続温度変化を実現できる信頼性の高い温度負荷装置を提供することが非常に重要である。

現在、マイクロ材料試験を背景として、温度負荷装置の開発と全体的な試験装置の開発は、設計原理と実現可能性の実証に関して相互に制限され、密接に関連していることがよくあり、マイクロ試験装置の開発であれ、その中の温度制御装置の開発であれ、現在開発中の段階にあり、具体的には：温度場の負荷を実現する方法は複数種あるが、問題も多く、たとえば、韓国の釜山国立大学でＤｏＫｙｕｎＫｉｍらが開発した低温引張試験装置は、試験対象物を冷媒に直接浸漬することで目標温度を迅速に達成できるが、温度変化範囲が小さすぎ、変位や負荷などの情報収集時の冷媒の影響で測定精度が高くないため、薄膜試験に必要な精度を満たすことができない。華北電力大学でＺｈａｎｇＧｕｉｆｅｎｇらが開発した低温電気特性試験装置は、コールドマス接触冷却方式を採用しており、温度調整範囲が小さく、真空環境の必要性が実験結果に影響を与える。

したがって、高い冷却能力と広い温度負荷範囲を備え、温度ドリフトを排除できる温度負荷装置を設計することは、材料科学、航空宇宙および超伝導アプリケーション等の分野で大きな開発の展望と応用価値を持つ。

本発明は、接触・雰囲気混合温度変化チャンバー及び温度制御方法を提供することで、従来の温度負荷機器における小さな負荷範囲、不均一な負荷、温度ドリフトなどの問題を解決することを目的とする。本発明は、試験対象物および雰囲気温度の閉ループ制御を実現し、試験対象物および他の部品の温度の不一致によって引き起こされる不正確な測定パラメータの問題の低減または排除さえにすることができる。

本発明の上記目的は以下の技術的解決手段により実現される。

接触・雰囲気混合温度変化チャンバーであって、上部冷却チャンバー１、下部冷却チャンバー２、ポイントチェンジプラットフォーム３、ベース４を含み、前記上部冷却チャンバー１ーと下部冷却チャンバー２との間には、上部チャンバーカバー１４と下部チャンバー２３の位置決め溝によって位置決めされ、かつ複数セットの接続押圧ロッド部品１２によってロックされる。試験対象物２６は真空吸着により下部冷却チャンバー２に固定され、下部冷却チャンバー２は下部チャンバー２３を介してベース４に固定され、ポイントチェンジプラットフォーム３は「Ｎ」字型接続プレート３３を介してベース４に固定される。これにより試験対象物２６と機能圧子１１への温度制御を実現する。

前記上部冷却チャンバー１については、上部冷却ユニット１９は、上部冷却ユニット「Ｘ」字型のサポートプレート１１１を介して上部チャンバーカバー１４に固定され、交換可能な通気カバープレート１８は、ホールドダウンプレート１７によって上部冷却ユニット１９に固定され、熱電対Ａ１１４は、上部冷却ユニット１９の下部穴に固定され、温度センサＡ１１５は、上部冷却ユニット１９の「Ｕ」字状溝に固定され、上部チャンバーカバーシールプレート１１３は、上部チャンバーカバー１４の下面と接続されて、密閉構造を形成し、上部チャンバーカバー１４と上部チャンバーカバーシールプレート１１３によって形成された密閉構造の内側、および上部冷却ユニット１９の外側に断熱材が充填され、上部冷却ユニット１９の下の溝とシールプレートＡ１１２は、コールドマスランナーを形成し、上部チャンバーカバーの冷却媒体入口１１０と連通し、上部冷却ユニット１９および交換可能な通気カバープレート１８は、不活性ガス貯蔵チャンバーおよび環状通気溝を形成し、これらは、上部冷却ユニット「Ｘ」形状のサポートプレート１１１を介して上部チャンバーカバー１４に固定的に接続され、且つホールドダウンプレート１７を利用して断熱をシールする。

前記下部冷却チャンバー２については、下部冷却ユニット２４には沈殿槽があり、断熱フレーム２７の両側には腰型の溝が付いたルビジウム鉄ホウ素永久磁石２９が固定される。下部冷却ユニットの「Ｘ」字型のサポートプレート２１４は、４セットの皿ばね２８と結合し、試験対象物２６の表面剛性を確保し、かつ下部チャンバー２３に固定的に接続される。試験対象物２６は負圧吸着溝基板２５により固定され、負圧吸着溝基板２５は下部冷却ユニット２４に固定接続され、負圧吸着口２２と連通し、温度センサＢ２１５は、負圧吸着溝基板２５の中央の穴に固定される。下部冷却ユニット２４の下の溝とシールプレートＢ２１１は、コールドマスランナーを形成し、下部チャンバーカバーの冷却媒体入口２１と連通する。下部チャンバーシールプレート２１３は、下部チャンバー２３の上面と接続されて、密閉構造を形成し、下部チャンバー２３と下部チャンバーシールプレート２１３によって形成された密閉構造の内側、および下部冷却ユニット２４の外側に断熱材が充填されている。

前記ポイントチェンジプラットフォーム３については、二次元スティックスリップ圧電ポイントチェンジプラットフォーム３２は、「Ｎ」字型の接続プレート３３を介してベース４に固定的に取り付けられ、取り付けプレート３１は、２次元スティックスリップ圧電ポイントチェンジプラットフォーム３２に固定され、試験対象物２６と断熱フレーム２７の間に隙間嵌め、断熱フレームスリーブ２１２は下部チャンバー２３の内面に固定され、断熱フレーム２７は、下部チャンバー２３、下部冷却ユニット２４、および断熱フレームスリーブ２１２を通過して、その一端が、試験対象物２６と隙間嵌め、他端がチャンバーの外に伸びて取り付けプレート３１と固定的に接続されている。

本発明は、接触・雰囲気混合温度変化チャンバーの温度制御方法を提供することをもう一つの目的とする。この方法では、目標温度Ｔ₀を設定すると、上下のチャンバーがコールドマスの循環を開始し、温度センサＡ１１５と温度センサＢ２１５を使用して、それぞれ不活性ガスの温度と試験対象物２６の温度Ｔを収集し、ＰＩＤアルゴリズムによって熱電対の電流

をリアルタイムで制御し、試験対象物２６と不活性ガスの温度制御式は

であり、
式中：Ｋ_p、Ｋ_i、Ｋ_dはアルゴリズムの比例係数、積分係数、微分係数であり、Ｌ₁は負圧吸着溝基板２５の特性長であり、

は負圧吸着溝基板２５の熱伝導率であり、

は温度摂動量である。

機能圧子１１は強制対流熱交換方式を採用することに対して、機能圧子１１を不活性ガスで吹き付けて目標温度まで冷却し、不活性ガスの流量を設定するための計算方法は

であり、
式中：Ｒｅはレイノルズ数、Ｎｕはヌセルト数、Ｐｒはプラントル数、Ｃとｎは経験係数、λは流体の熱伝導率、Ｒは機能圧子１１の特性サイズ、ｈは熱交換係数、Ａは、上部冷却ユニット（１９）と交換可能な通気カバープレート（１８）によって形成される環状通気溝の面積、

は冷却の変化量、

は圧子温度と設定値の差である。Ｒｅ、Ｎｕ、Ｒｅ、Ｎｕ、Ｐｒはすべて表を調べて得られ、かつ流量に関係しているので、上記の計算で適切な流量値が得られる。

本発明の有益な効果は以下のとおりである。

１、本発明は、接触・雰囲気混合温度変化チャンバー及び方法を提供し、接触冷却と雰囲気冷却の並行方式により、温度変化の効率と温度制御性が向上する。外部雰囲気チャンバーと組み合わせて空気を遮断することで、非真空の局所低温環境を効果的に実現し、負圧環境から試験への影響を軽減できる。
２、本発明は、モジュラー設計を採用し、チャンバーを上部および下部に分割する。下部チャンバーは試験対象物を直接冷却し、上部チャンバーは低温の不活性ガスによる吹き付けで試験対象物と他の部品との温度差を解消する。閉ループ温度制御戦略と組み合わせることで、試験対象物への正確な温度制御と温度ドリフトの解消を達成することができる。

本明細書に記載の図面は、本発明のさらなる理解を提供するために使用され、本出願の一部を構成する。本発明の例示的な実施例およびその説明は、本発明を説明するために使用され、本発明の不適切な制限を構成するものではない。

図１は、本発明の全体的な不等角投影模式図である。図２は、本発明の低温チャンバー装置の正面図である。図３は、本発明の低温チャンバー装置の側面図である。図４は本発明の下部冷却チャンバー平面図である。図５は本発明の下部冷却チャンバー底面図である。図６は本発明の上部冷却チャンバー平面図である。図７は本発明の上部冷却チャンバー底面図である。

本発明の詳細な内容および発明を実施するための形態は、図面を参照しながら以下でさらに説明される。

図１から図７を参照すると、本発明の接触・雰囲気混合温度変化チャンバー及び温度制御方法は、主に、上部冷却チャンバー、下部冷却チャンバー、ポイントチェンジプラットフォーム、ベースを含む。コールドマスは上下のチャンバーを循環して流れ、チャンバー壁を冷却してから、それに接触する試験対象物及び不活性ガスを冷却させ、不活性ガスは試験対象物と直接接触する部品を吹き付けて冷却させる。上部と下部チャンバーの壁の熱電対がチャンバーの壁を加熱して、温度センサを使用して温度情報を収集し、ＰＩＤアルゴリズムを使用して試験対象物と不活性ガスの温度の閉ループ制御を実現できる。チャンバー外のポンプ及び変位プラットフォームを利用して、試験対象物の固定及び位置変化を実現できる。チャンバー全体のサイズが小さいため、真空・雰囲気チャンバーに入れて凝縮性ガスを排除することができる。チャンバーの中央にネオジム磁石を設置し、上下のチャンバーに中央の穴を残しているため、試験対象物の物性試験、機械的性能試験、およびその場観察を容易にする。これにより、温度変化環境での材料の性能試験のための機器サポートと技術的手段が提供される。

図１から図７を参照すると、本発明の接触・雰囲気混合温度変化チャンバーは、従来の温度変化技術における不均一な温度負荷や温度ドリフトなどの欠点を解決できる。本発明は、モジュラー設計を採用し、冷却チャンバーを上部および下部に分割させ、ポイントチェンジモジュールと組み合わせることで、試験対象物の均一な温度負荷を実現し、試験対象物の局所性能を試験することができる。これにより、材料特性試験と機械的性能試験の技術サポートが提供される。本発明の接触・雰囲気混合温度変化チャンバーは、主に上部冷却チャンバー１、下部冷却チャンバー２、ポイントチェンジプラットフォーム３、ベース４を含む。上部冷却チャンバー１および下部冷却チャンバー２は、上部チャンバーカバー１４及び下部チャンバー２３により提供された位置決め溝によって位置が決めされる。複数セットの接続押圧ロッド部品１２は、一部の接合面からの冷却ガス雰囲気のオーバーフローを低減するためにロックされる。試験対象物２６は真空吸着により下部冷却チャンバー２に固定され、下部冷却チャンバー２は下部チャンバー２３を介してベース４に固定され、ポイントチェンジプラットフォーム３は「Ｎ」字型接続プレート３３を介してベース４に固定されて、それぞれPID制御戦略を使用してガス流量を変更する方法で、試験対象物２６および機能圧子１１への温度制御を実現する。

前記上部冷却チャンバー１については、上部冷却ユニット１９は、上部冷却ユニット「Ｘ」字型のサポートプレート１１１を介して上部チャンバーカバー１４に固定され、交換可能な通気カバープレート１８は、ホールドダウンプレート１７によって上部冷却ユニット１９に固定され、熱電対Ａ１１４は、上部冷却ユニット１９の下部穴の中に固定され、温度センサＡ１１５は、上部冷却ユニット１９の「Ｕ」字状溝に固定され、上部チャンバーカバーシールプレート１１３は、上部チャンバーカバー１４の下面と接続されて、密閉構造を形成し、上部チャンバーカバー１４と上部チャンバーカバーシールプレート１１３により形成された密閉構造の内側、および上部冷却ユニット１９の外側に断熱材が充填され、チャンバーの内側と外側の間の熱交換を遮断できる。上部冷却ユニット１９の下の溝とシールプレートＡ１１２は、コールドマスランナーを形成し、上部チャンバーカバーの冷却媒体入口１１０と連通し、上部冷却ユニット１９および交換可能な通気カバープレート１８は、不活性ガス貯蔵チャンバーおよび環状通気溝を形成し、これらは、上部冷却ユニット「Ｘ」形状のサポートプレート１１１を介して上部チャンバーカバー１４に固定的に接続され、且つホールドダウンプレート１７を利用して断熱をシールする。ここで、不活性ガスは、雰囲気ポンプ入口１５を通って環状貯蔵チャンバーに導入されて十分に冷却・加熱され、次に環状通気溝を通って均一にオーバーフローして、試験対象物２６と接触している他の非冷却部品を冷却し、上部チャンバーカバーの温度制御リード１３により熱電対１１４の加熱力を変更し、不活性ガスの連続温度変化負荷を実現する。前記上部冷却ユニット「Ｘ」字型支持板１１１の材料は、低い熱収縮率、低い熱伝導率の材料である必要があり、上部冷却ユニット１９の材料は、高い熱伝導率の材料である必要がある。

好ましくは、不活性ガスは、上部冷却ユニット１９と交換可能な通気カバープレート１８によって形成された不活性ガス貯蔵チャンバー及び環状通気溝に、雰囲気ポンプ入口１５により導入され、十分に冷却・加熱された後に環状通気溝により均一にオーバーフローする。試験対象物と直接接触する他の部品を吹き付けて強制対流熱交換を行うことができる。

好ましくは、上部冷却ユニット１９は、上部冷却ユニット「Ｘ」字型のサポートプレート１１１を介して上部チャンバーカバー１４に固定され、前記上部冷却ユニット「Ｘ」字型支持板１１１材料は、低い熱収縮率、低い熱伝導率の材料であると選択される。上部チャンバーカバー１４と上部チャンバーカバーシールプレート１１３によって形成された密閉構造の内側、および上部冷却ユニット１９の外側に断熱材が充填され、チャンバー内の熱漏れを効果的に防止し、冷却効率を向上させることができる。

前記下部冷却チャンバー２については、下部冷却ユニット２４には沈殿槽が切削され、断熱フレーム２７の両側において、面内交換点空間を確保することに基づいて、腰型の溝を備えたルビジウム－鉄－ホウ素永久磁石２９が２つの六角穴付きねじによって固定されている。そして、取り付けネジに対して磁石の位置を動かすことにより、マイクロゾーン力学試験領域での磁場分布を変化させる。温度変化負荷環境における下部冷却ユニット２４は、温度変形によって試験対象物２６の垂直位置を変化させないように確保するために、下部冷却ユニット「Ｘ」字型支持プレート２１４は、４組の皿ばね２８と組み合わせることにより、試験対象物２６の表面剛性を保証し、且つそれを下部チャンバー２３と固定接続する。試験対象物２６は負圧吸着溝基板２５により固定され、ここで、負圧吸着溝基板２５は、細目ねじを介して下部冷却ユニット２４の貫通穴にあるねじ込み銅スリーブに固定的に接続されながら、それらの間の負圧吸着口２２と連通し、温度センサＢ２１５は、負圧吸着溝基板２５の中央の穴の中に固定される。下部冷却ユニット２４の下の溝とシールプレートＢ２１１は、コールドマスランナーを形成し、下部チャンバーカバーの冷却媒体入口２１と連通する。下部チャンバーシールプレート２１３は、下部チャンバー２３の上面と接続されて、密閉構造を形成し、下部チャンバー２３と下部チャンバーシールプレート２１３によって形成された密閉構造の内側、および下部冷却ユニット２４の外側に、断熱材が充填されている。下部チャンバー温度制御リード１６によって熱電対Ｂ２１０の加熱力を変更して、異なる次元の試験サンプル２６の連続温度変化負荷を実現する。前記下部冷却ユニット「Ｘ」字型のサポートプレート２１４および皿ばね２８の材料は、熱収縮率が低く、熱伝導率が低い材料である必要があり、下部冷却ユニット２４の材料は、熱導電率が高い材料である必要がある。

好ましくは、下部冷却ユニットの「Ｘ」字型サポートプレート２１４と４組の皿ばね２８の組み合わせによって下部冷却ユニット２４と下部チャンバー２３に固定的に接続する。下部冷却ユニットの「Ｘ」字型サポートプレート２１４と下部冷却ユニット２４との接続位置は、試験対象物２６の位置と、上下方向において同じである。温度変化により下部冷却ユニット２４のサイズが変化しても、試験対象物２６の垂直位置は影響を受けず、試験対象物の表面剛性が確保される。

好ましくは、下部冷却ユニット２４には沈殿槽が切削され、断熱フレーム２７の両側において、平面内ポイントチェンジ空間を確保することに基づいて、２つの六角穴付きねじによって腰型の溝を備えたルビジウム－鉄－ホウ素永久磁石２９を固定し、そして、取り付けネジに対して磁石の位置を動かすことにより、マイクロゾーン力学試験領域での磁場分布を変化させる。このようにして、材料試験用の磁場環境を提供できる。

好ましくは、試験対象物２６は負圧吸着溝基板２５により固定され、ここで、負圧吸着溝基板２５は、細目ねじを介して下部冷却ユニット２４の貫通穴にあるねじ込み銅スリーブに固定接続されており、それらの間の負圧吸着口２２と連通している。実験中にエアポンプによって引き起こされた負圧によって試験対象物２６を負圧吸着溝基板２５に固定する。

前記ポイントチェンジプラットフォーム３については、二次元スティックスリップ圧電ポイントチェンジプラットフォーム３２は、「Ｎ」字型の接続プレート３３を介してベース４に固定的に取り付けられ、取り付けプレート３１は、２次元スティックスリップ圧電ポイントチェンジプラットフォーム３２に固定され、異なる次元の試験対象物２６（バルク材料、ベース材料上に成長・コーティングされた二次元フィルム材料などを含む）は、ポイントチェンジ用の断熱フレーム２７と隙間嵌め、断熱フレームスリーブ２１２は下部チャンバー２３の内面に固定され、断熱フレーム２７は、下部チャンバー２３、下部冷却ユニット２４、および断熱フレームスリーブ２１２を通過して、その一端が、試験対象物２６と隙間嵌め、他端がチャンバーの外に伸びて取り付けプレート３１と固定的に接続されている。

以下では、接触・雰囲気混合温度変化チャンバー及び押込み試験を背景とした試験対象物と圧子への温度制御方法について詳しく説明する。

本発明の特許に関する接触・雰囲気混合温度変化負荷方法に対して、従来の混合ガス方式では、ノズルの凍結や目詰まりなどの問題を防ぐようにガスの遮蔽が必要であることを回避するために、そのうち、試験サンプル２６は、下部冷却ユニット２４と接触して冷却される原理、機能圧子１１は、乾燥窒素を使用した密閉空間での内循環雰囲気冷却方式を採用し、円形通気溝が円筒断面を掃引する強制対流熱交換原理である。目標温度Ｔ₀を設定すると、上下のチャンバーがコールドマスの循環を開始し、温度センサＡ１１５と温度センサＢ２１５を使用して、それぞれ不活性ガスの温度と試験対象物２６温度Ｔを収集し、ＰＩＤアルゴリズムによって熱電対の電流Ｉ（ｔ）をリアルタイムで制御し、試験対象物２６と不活性ガスの温度制御式は

であり、
式中：Ｋ_p、Ｋ_i、Ｋ_dはＰＩＤアルゴリズムの比例係数、積分係数、微分係数であり、Ｌ₁は負圧吸着溝基板２５の特性長であり、

は負圧吸着溝基板２５の熱伝導率であり、

は温度摂動量である。

機能圧子１１が強制対流熱交換方式を採用することに対して、機能圧子１１を不活性ガスで吹き付けて目標温度まで冷却し、不活性ガスの流量を設定するための計算方法は

であり、
式中：Ｒｅはレイノルズ数、Ｎｕはヌセルト数、Ｐｒはプラントル数、Ｃとｎは経験係数、λは流体の熱伝導率、Ｒは機能圧子１１の特性サイズ、ｈは熱交換係数、Ａは、上部冷却ユニット（１９）と交換可能な通気カバープレート（１８）によって形成される環状通気溝の面積、Δｑは冷却の変化量、ΔＴ（ｔ）は圧子温度と設定値の差である。Ｒｅ、Ｎｕ、Ｒｅ、Ｎｕ、Ｐｒはすべて表を調べて得られ、かつ流量に関係しているので、上記の計算で適切な流量値が得られる。表を調べて得られる経験因子Ｃ、ｎ、乃至λの範囲に違いがあり、間接的に冷却能力に影響を与える可能性があるが、正確かつ定量的に計算できないため、直交実験校正は、流量と実測温度の間のマッピング関係を直接決定するためによく使用される。

上記は、本発明の好ましい実施例にすぎず、本発明を限定することを意図するものではない。当業者にとって、本発明は、様々な修正および変更を有することができる。本発明に加えられたいかなる修正、同等の交換、改良などは、いずれも本発明の保護範囲に含まれるものとする。

１上部冷却チャンバー
２下部冷却チャンバー
３ポイントチェンジプラットフォーム
４ベース
１１機能圧子
１２接続押圧ロッドアセンブリ
１３上部チャンバーカバー温度制御リード
１４上部チャンバーカバー
１５雰囲気ポンプ入口
１６下部チャンバー温度制御リード
１７ホールドダウンプレート
１８交換可能な通気カバープレート
１９上部冷却ユニット
２１下部チャンバー冷却媒体入口
２２負圧吸着口
２３下部チャンバー
２４下部冷却ユニット
２５負圧吸着溝基板
２６試験対象物
２７断熱フレーム
２８、皿ばね
２９ルビジウム鉄ホウ素永久磁石
３１取り付けプレート
３２２次元スティックスリップ圧電ポイントチェンジプラットフォーム
３３「Ｎ」字型の接続プレート
１１０上部チャンバーカバー冷却媒体入口
１１１上部冷却ユニット「Ｘ」字型のサポートプレート
１１２シールプレートＡ
１１３上部チャンバーカバーシールプレート
１１４熱電対Ａ
１１５温度センサＡ
２１０熱電対Ｂ
２１１シールプレートＢ
２１２断熱フレームスリーブ
２１３下部チャンバーシールプレート
２１４下部冷却ユニット「Ｘ」字型のサポートプレート
２１５温度センサＢ

Claims

上部冷却チャンバー（１）、下部冷却チャンバー（２）、ポイントチェンジプラットフォーム（３）、ベース（４）を含み、前記上部冷却チャンバー（１）と下部冷却チャンバー（２）との間には、上部チャンバーカバー（１４）と下部チャンバー（２３）の位置決め溝によって位置決めされ、かつ複数セットの接続押圧ロッド部品（１２）によってロックされ、試験対象物（２６）は真空吸着により下部冷却チャンバー（２）に固定され、下部冷却チャンバー（２）は下部チャンバー（２３）を介してベース（４）に固定され、ポイントチェンジプラットフォーム（３）は「Ｎ」字型接続プレート（３３）を介してベース（４）に固定されることにより、試験対象物（２６）と機能圧子（１１）への温度制御を実現することを特徴とする接触・雰囲気混合温度変化チャンバー。
前記上部冷却チャンバー（１）については、上部冷却ユニット（１９）は、上部冷却ユニット「Ｘ」字型のサポートプレート（１１１）を介して上部チャンバーカバー（１４）に固定され、交換可能な通気カバープレート（１８）は、ホールドダウンプレート（１７）によって上部冷却ユニット（１９）に固定され、熱電対Ａ（１１４）は、上部冷却ユニット（１９）の下部穴に固定され、温度センサＡ（１１５）は、上部冷却ユニット（１９）の「Ｕ」字状溝に固定され、上部チャンバーカバーシールプレート（１１３）は、上部チャンバーカバー（１４）の下面と接続されて、密閉構造を形成し、上部チャンバーカバー（１４）と上部チャンバーカバーシールプレート（１１３）により形成された密閉構造の内側、および上部冷却ユニット（１９）の外側に断熱材が充填され、上部冷却ユニット（１９）の下の溝とシールプレートＡ（１１２）は、コールドマスランナーを形成し、上部チャンバーカバーの冷却媒体入口（１１０）と連通し、上部冷却ユニット（１９）および交換可能な通気カバープレート（１８）は、不活性ガス貯蔵チャンバーおよび環状通気溝を形成し、上部冷却ユニット「Ｘ」形状のサポートプレート（１１１）を介して上部チャンバーカバー（１４）に固定的に接続され、且つホールドダウンプレート（１７）を利用して断熱させ、シールすることを特徴とする請求項１に記載の接触・雰囲気混合温度変化チャンバー。
前記下部冷却チャンバー（２）については、下部冷却ユニット（２４）には沈殿槽があり、断熱フレーム（２７）の両側には腰型の溝が付いたルビジウム鉄ホウ素永久磁石（２９）が固定され、下部冷却ユニットの「Ｘ」字型のサポートプレート（２１４）は、４セットの皿ばね（２８）と結合し、試験対象物（２６）の表面剛性を確保し、かつ下部チャンバー（２３）に固定的に接続され、試験対象物（２６）は負圧吸着溝基板（２５）により固定され、負圧吸着溝基板（２５）は下部冷却ユニット（２４）に固定接続され、負圧吸着口（２２）と連通し、温度センサＢ（２１５）は、負圧吸着溝基板（２５）の中央の穴に固定され、下部冷却ユニット（２４）の下の溝とシールプレートＢ（２１１）は、コールドマスランナーを形成し、下部チャンバーカバーの冷却媒体入口（２１）と連通し、下部チャンバーシールプレート（２１３）は、下部チャンバー（２３）の上面と接続されて、密閉構造を形成し、下部チャンバー（２３）と下部チャンバーシールプレート（２１３）により形成された密閉構造の内側、および下部冷却ユニット（２４）の外側に断熱材が充填されていることを特徴とする請求項１に記載の接触・雰囲気混合温度変化チャンバー。
前記ポイントチェンジプラットフォーム（３）については、二次元スティックスリップ圧電ポイントチェンジプラットフォーム（３２）は、「Ｎ」字型の接続プレート（３３）を介してベース（４）に固定的に取り付けられ、取り付けプレート（３１）は、２次元スティックスリップ圧電ポイントチェンジプラットフォーム（３２）に固定され、試験対象物（２６）と断熱フレーム（２７）の間に隙間嵌め、断熱フレームスリーブ（２１２）は下部チャンバー（２３）の内面に固定され、断熱フレーム（２７）は、下部チャンバー（２３）、下部冷却ユニット（２４）、および断熱フレームスリーブ（２１２）を通過して、その一端が、試験対象物（２６）と隙間嵌め、他端がチャンバーの外に伸びて取り付けプレート（３１）と固定的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の接触・雰囲気混合温度変化チャンバー。
目標温度Ｔ０を設定すると、上下のチャンバーがコールドマスの循環を開始し、温度センサＡ（１１５）と温度センサＢ（２１５）を使用して、それぞれ不活性ガスの温度と試験対象物（２６）温度Ｔを収集し、熱電対の電流Ｉ（ｔ）はＰＩＤアルゴリズムによってリアルタイムで制御され、試験対象物（２６）と不活性ガスの温度制御式は

であり、
式中：Ｋ_p、Ｋ_i、Ｋ_dはＰＩＤアルゴリズムの比例係数、積分係数、微分係数であり、Ｌ₁は負圧吸着溝基板（２５）の特性長であり、

は負圧吸着溝基板（２５）の熱伝導率であり、

は温度摂動量であり、
機能圧子（１１）は強制対流熱交換方式を採用することに対して、機能圧子（１１）を不活性ガスで吹き付けて目標温度まで冷却し、不活性ガスの流量を設定するための計算方法は

であり、
式中：Ｒｅはレイノルズ数、Ｎｕはヌセルト数、Ｐｒはプラントル数、Ｃとｎは経験係数、λは流体の熱伝導率、Ｒは機能圧子（１１）の特性サイズ、ｈは熱伝達係数、Ａは、上部冷却ユニット（１９）と交換可能な通気カバープレート（１８）によって形成される環状通気溝の面積、Δｑは冷却の変化量、ΔＴ（ｔ）は圧子温度と設定値の差であり、Ｒｅ、Ｎｕ、Ｒｅ、Ｎｕ、Ｐｒはすべて表を調べて得られ、かつ流量に関係しているので、上記の計算で適切な流量値が得られることを特徴とする請求項１～４のいずれの一項に記載の接触・雰囲気混合温度変化チャンバーの温度制御方法。