專利名稱：一種真空絕熱加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將樣品升溫到600 80(TC的加熱裝置，適用于物 理學(xué)研究中用高能粒子轟擊耙場(chǎng)(樣品)，從而產(chǎn)生一定的效應(yīng)的場(chǎng)合。
背景技術(shù)：
在量子物理等微觀物理學(xué)的研究中，常常需要一種特殊的環(huán)境，使粒 子發(fā)射儀器發(fā)出的粒子打到樣品上，高溫真空環(huán)境便是其中的一種。通過(guò) 對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行檢索發(fā)現(xiàn)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)關(guān)于專門用于高能粒子轟擊耙場(chǎng)(樣 品)所需高溫環(huán)境的加熱裝置方面技術(shù)的介紹。
由于需要在狹小的樣品架上實(shí)現(xiàn)一個(gè)600 80(TC的高溫，普通條件下 是很難做到的，因?yàn)楦邷貤l件下空氣對(duì)流對(duì)導(dǎo)熱體的影響很大，使得導(dǎo) 熱體的溫度難以上升到60(T80(rC的高溫。實(shí)驗(yàn)證明在大氣條件下，對(duì) 樣品架上的樣品進(jìn)行加熱，受加熱塊功率的限制，當(dāng)加熱到30(TC左右的 時(shí)候，溫度就再也無(wú)法繼續(xù)升高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于高能 粒子轟擊靶場(chǎng)(樣品)時(shí)，提供局部60(T80CTC高溫環(huán)境的真空絕熱加熱裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種真空絕熱加熱裝置，其特征在于所述裝置包括由上罩體、下罩體、底座形成的真空密閉空間，.該真空密閉空間內(nèi) 設(shè)有與電源相連接的加熱塊，加熱塊上設(shè)有導(dǎo)熱棒，導(dǎo)熱棒上連接有用于 安放樣品的樣品架。本裝置利用真空絕熱技術(shù)，將加熱源與空氣隔離，減 少對(duì)流換熱損失，使更多的有效熱傳遞劉指定區(qū)域。
所述上罩體和下罩體之間設(shè)有金屬密封結(jié)構(gòu)，下罩體與底座之間焊接 在一起，底座上設(shè)有金屬支架，加熱塊裝設(shè)在支架上。
所述金屬密封結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在上罩體、下罩體之間的紫銅密封圈，上 罩體、下罩體通過(guò)緊固件連接在一起。
所述加熱塊及導(dǎo)熱棒的四周設(shè)置了防輻射屏，所述防輻射屏為二層或 二層以上，且相鄰層之間相互分離。其目的是為了減少熱源的輻射換熱損 失，采用了多層防輻射屏，使輻射換熱損失大大減少。
所述防輻射屏呈筒狀，其上端與導(dǎo)熱棒上端面對(duì)應(yīng)，其下端延伸至底 座上。
為了減少熱源與導(dǎo)熱棒之間的接觸熱阻，所述加熱塊內(nèi)設(shè)有與導(dǎo)熱棒 截面尺寸相對(duì)應(yīng)的空腔，導(dǎo)熱棒插設(shè)在該空腔內(nèi)，并通過(guò)銀釬焊與加熱塊 焊接在一起。
所述樣品架上設(shè)有熱電偶，熱電偶通過(guò)電源線與溫控器相連，溫控器 與電源連接，電源線外部套有陶瓷套環(huán)，從而保證由熱源引出的電源連線 置于如此高溫條件下保持正常工作，
為了引導(dǎo)粒子發(fā)生器發(fā)出的粒子準(zhǔn)確的打到樣品上，所述真空密閉空 間的側(cè)壁上與樣品架上樣品對(duì)應(yīng)的位置設(shè)有粒子轟擊入口管，所述粒子轟 擊入口管與粒子發(fā)生器相連接。所述粒子轟擊入口管設(shè)置在上罩體的側(cè)壁上，并與上罩體通過(guò)銀釬焊 焊接在一起。
所述真空密閉空間的壁上設(shè)有一個(gè)接口，所述接口與真空泵相連接。
本裝置是利用真空絕熱技術(shù)設(shè)計(jì)出來(lái)的，在熱源向目標(biāo)區(qū)域傳遞熱量 的過(guò)程中，如果與空氣接觸會(huì)產(chǎn)生大量的對(duì)流換熱損失和輻射換熱損失， 真空絕熱技術(shù)能有效減少對(duì)流換熱損失，同時(shí)，根據(jù)輻射傳熱學(xué)理論，在 有限的真空區(qū)域設(shè)置防輻射屏能夠減少輻射換熱損失。因此，本裝置具有 以下的優(yōu)點(diǎn)
第一解決了高溫條件下空氣對(duì)流對(duì)導(dǎo)熱體的影響;； 第二解決真空罩腔體內(nèi)的高溫條件下的密封問(wèn)題；
第三防輻射屏解決高溫條件下加熱塊通過(guò)導(dǎo)熱棒給樣品架加熱過(guò)程 中產(chǎn)生大量的對(duì)外輻射換熱損失；
第四加熱塊與導(dǎo)熱棒的結(jié)合，解決了由于接觸不良會(huì)產(chǎn)生的間隙熱 阻，造成產(chǎn)熱效果不好的問(wèn)題；
第五設(shè)置溫控器控制加熱塊加熱功率；在電源線上設(shè)置陶瓷套環(huán)， 保證電源線在高溫下正常使用。


圖l是本發(fā)明的裝配示意圖； 圖2是本發(fā)明的工作示意圖。
具體實(shí)施方式
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下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的真空絕熱加熱裝置作進(jìn)一步 的說(shuō)明。
如附圖1所示，本真空絕熱加熱裝置利用了真空絕熱技術(shù)，即在裝的外罩(包括上罩體8、底座1和下罩體2)內(nèi)形成一個(gè)真空密閉空間， 利用底座l下部的接口 16 (圖2所示)與機(jī)械真空泵17連接，對(duì)其抽真 空，使真空密閉空間內(nèi)能夠達(dá)到10—4 Pa左右的真空度，將空氣對(duì)流損失 '降到最低。為了便于更換樣品架9上的樣品，將外罩系統(tǒng)設(shè)計(jì)成可以裝拆 的不銹鋼結(jié)構(gòu)的上罩體8和下罩體2，采用金屬密封，即中間設(shè)計(jì)成一個(gè) 紫銅的金屬密封圈6;在底座1上設(shè)置了一個(gè)不銹鋼的支撐架13，支持架 13上端設(shè)有加熱塊12，加熱塊12中間設(shè)有空腔，導(dǎo)熱棒ll插設(shè)在該空 腔內(nèi)，并焊接在一起。用于放置樣品的樣品架9采用10x10x5的紫銅片。 受裝配空間的影響，加熱塊12的功率選擇IOOOW，導(dǎo)熱棒11采用熱傳導(dǎo) 系數(shù)較大的紫銅，加熱塊12和導(dǎo)熱棒11之間為了實(shí)現(xiàn)很好的連接采用含 有一定百分含量的銀焊條焊接，最大程度減小了兩者之間的接觸熱阻；考 慮到導(dǎo)熱棒11在工作的時(shí)候會(huì)有大量的輻射熱，通過(guò)罩體散發(fā)到空體中 會(huì)導(dǎo)致大量的熱損失，導(dǎo)致樣品架9上達(dá)不到設(shè)定的溫度范圍，為此設(shè)置 了兩層防輻射屏3和14，根據(jù)輻射傳熱計(jì)算公式，經(jīng)過(guò)理論計(jì)算可知， 經(jīng)過(guò)防輻射屏3和14屏蔽之后的輻射熱損失是之前的20%左右。加熱塊 12的下方用不銹鋼管制成的支撐架13固定在底座1上，溫控器15通過(guò) 電源線4與加熱塊12及熱電偶10連接，控制加熱塊12的溫度。熱電偶 15安裝在樣品架9上。由于電源線4要置身于500多度的高溫下，普通 的電源線很快就會(huì)熔化掉。我們采用表皮耐高溫的電源線4，同時(shí)在電源 線4的外側(cè)套上絕熱性能良好的陶瓷套環(huán)5。
為了引導(dǎo)粒子發(fā)生器發(fā)出的粒子準(zhǔn)確的打到樣品上，設(shè)計(jì)了粒子轟擊 入口管7。該粒子轟擊入口管7與上罩體8通過(guò)銀焊條焊接，其一端與樣 品架9相對(duì)，另一端與粒子發(fā)生器19相連(如附圖2所示)。如圖2所示，將此加熱裝置放在具有一定承重能力的平臺(tái)上，將溫控 器15與電源及熱電偶10連接，同時(shí)加熱塊12也與電源18連接，同時(shí)連 接好機(jī)械真空泵17，確定加熱裝置的各個(gè)部位都處于密封狀態(tài)，首先打 開(kāi)機(jī)械真空泵17，對(duì)其進(jìn)行抽真空，同時(shí)等到加熱裝置內(nèi)的真空度在10—4 Pa左右，時(shí)間大概需要30分鐘，打開(kāi)電源18，用加熱塊12進(jìn)行加熱， 此時(shí)溫控器15上會(huì)顯示樣品架9上的瞬時(shí)溫度。再過(guò)30分鐘左右，樣品 架9上的溫度達(dá)到600 800°C。
上述實(shí)施例為本發(fā)明的一種具體實(shí)施方式
，僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而非 用于限制本發(fā)明。
權(quán)利要求
1、一種真空絕熱加熱裝置，其特征在于所述裝置包括由上罩體、下罩體、底座形成的真空密閉空間，該真空密閉空間內(nèi)設(shè)有與電源相連接的加熱塊，加熱塊上設(shè)有導(dǎo)熱棒，導(dǎo)熱棒上連接有用于安放樣品的樣品架。
2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的真空絕熱加熱裝置，其特征在于所述上罩體 和下罩體之間設(shè)有金屬密封結(jié)構(gòu)，下罩體與底座之間焊接在一起，底座上設(shè) 有金屬支架，加熱塊裝設(shè)在支架上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的真空絕熱加熱裝置，其特征在于所述金屬密 封結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在上罩體、下罩體之間的紫銅密封圈，上罩體、下罩體通過(guò) 緊固件連接在一起。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的真空絕熱加熱裝置，其特征在于所述加熱塊 及導(dǎo)熱棒的四周設(shè)置了防輻射屏(14)，所述防輻射屏(14)為二層或二層 以上，且相鄰層之間相互分離。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的真空絕熱加熱裝置，其特征在于所述防輻射 屏(14)呈筒狀，其上端與導(dǎo)熱棒上端面對(duì)應(yīng)，其下端延伸至底座上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的真空絕熱加熱裝置，其特征在于所述加熱塊 內(nèi)設(shè)有與導(dǎo)熱棒截面尺寸相對(duì)應(yīng)的空腔，導(dǎo)熱棒插設(shè)在該空腔內(nèi)，并通過(guò)銀 釬焊與加熱塊焊接在一起。
7、根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的真空絕熱加熱裝置，其特征在于: 所述樣品架上設(shè)有熱電偶，熱電偶通過(guò)電源線與溫控器相連，溫控器與電源 連接，電源線外部套有陶瓷套環(huán)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的真空絕熱加熱裝置，其特征在于: 所述真空密閉空間的側(cè)壁上與樣品架上樣品對(duì)應(yīng)的位置設(shè)有粒子轟擊入口 管，所述粒子轟擊入口管與粒子發(fā)生器相連接。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的真空絕熱加熱裝置，其特征在于所述粒子 轟擊入口管設(shè)置在上罩體的側(cè)壁上，并與上罩體通過(guò)銀釬焊焊接在一起。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的真空絕熱加熱裝置，其特征在于: 所述真空密閉空間的壁上設(shè)有一個(gè)接口，所述接口與真空泵相連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于高能粒子轟擊靶場(chǎng)(樣品)時(shí)，提供局部600~800℃高溫環(huán)境的真空絕熱加熱裝置。該裝置包括由上罩體、下罩體、底座形成的真空密閉空間，該真空密閉空間內(nèi)設(shè)有與電源相連接的加熱塊，加熱塊上設(shè)有導(dǎo)熱棒，導(dǎo)熱棒上連接有用于安放樣品的樣品架。本裝置是利用真空絕熱技術(shù)設(shè)計(jì)出來(lái)的，在熱源向目標(biāo)區(qū)域傳遞熱量的過(guò)程中，如果與空氣接觸會(huì)產(chǎn)生大量的對(duì)流換熱損失和輻射換熱損失，真空絕熱技術(shù)能有效減少對(duì)流換熱損失。
文檔編號(hào)G01N1/44GK101441150SQ20081019905
公開(kāi)日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2008年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月9日
發(fā)明者罡 張, 張雙平, 曾耀堅(jiān), 楊曉麗, 申曉亮 申請(qǐng)人:海信科龍電器股份有限公司;廣東科龍空調(diào)器有限公司