一种微升级液体注入控制方法技术

本发明专利技术公开了一种微升级液体注入控制方法，该控制方法利用温度梯度控制压力梯度，同时利用气‑液相变原理技术，使得气体仅在微升级容器内形成液体，在充气管路及贮气罐中始终以气体形式存在，而且，通过控制贮气罐温度还能够实现对液体注入精度的控制，最终实现了向微升级容器内高效、精确地注入定量液体的目的。

A micro upgrade liquid injection control method

The invention discloses a micro upgrading liquid injection control method. The control method uses the temperature gradient to control the pressure gradient. At the same time, the gas is used to form a liquid only in the micro upgrade container. The gas is always in the gas form in the inflatable pipe and gas storage tank, and the gas tank is controlled by the control. Temperature can also control the injection accuracy of liquid, and finally achieve the purpose of injecting quantitative liquid efficiently and accurately into the micro-upgraded container.

【技术实现步骤摘要】
一种微升级液体注入控制方法
本专利技术属于液体封装
，具体涉及一种微升级液体注入控制方法。
技术介绍
目前，主要使用微量进样器通过管道直接向小体积容器（毫升及微升级）注入液体。虽然现有的方法简单直接，但是难以克服因管道及接头的死体积而导致难以精确定量注入量的技术难题；此外，对于亚微升及纳升级容器，由于管路及接头死体积远大于容器体积，在管路中滞留量远超过容器中实际注入量，导致液体有效注入率（注入容器内液体物质量/向贮气罐内注入气体物质量）低；而且，由于容器的体积小，向容器内定量注入液体，很容易注满，无法精确控制注入量。当前，亟需一种高效高精度微量液体注入方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种微升级液体注入控制方法。本专利技术的微升级液体注入控制方法使用的控制装置包括测温探头Ⅰ、腔室、容器、加热器Ⅰ、管道、测温探头Ⅱ、贮气罐、截止阀、加热器Ⅱ、控温仪和引线；所述的容器的体积为微升量级，腔室包裹容器，容器、贮气罐和截止阀依次通过管道相连，截止阀外接气源；所述的腔室上安装有测温探头Ⅰ和加热器Ⅰ，测温探头Ⅰ和加热器Ⅰ与控温仪通过导线相连；所述的贮气罐安装有测温探头Ⅱ和加热器Ⅱ，测温探头Ⅱ与控温仪通过导线相连；控温仪分别独立控制容器和贮气罐的温度。所述的容器和贮气罐的温度范围为10K~500K，容器和贮气罐的温度差小于等于100K。本专利技术的微升级液体注入控制方法包括以下步骤：a.计算：向容器液体注入前，通过公式计算出贮气罐温度为T时需要充入的气体压力，其中，V1为容器的容积，c为容器内需要注入的液体体积与容器容积的比例，R为理想气体常数，V2为贮气罐的容积，ρ1为容器内液体的摩尔体积，P2为容器温度在T1时液体的饱和蒸汽压，T2为液体注入完毕时贮气罐的温度；b.充气：打开截止阀，从气源向充入气体，直至贮气罐内的气体压力达到P，关闭截止阀；c.控温：通过控温仪控制容器的温度为T1，贮气罐的温度为T2，使得T1=T2，T1和T2高于所充气体的凝固点1K以上；d.注入：保持T1不变，T2逐渐升高，基于气-液相变原理，贮气罐中的气体逐渐充入容器中，气体在达到T1对应的饱和蒸汽压后在容器中液化，T2至充气前计算的设定值后稳定下来完成液体注入。本专利技术的微升级液体注入控制方法利用温度梯度控制压力梯度，同时利用气-液相变原理技术，使得气体仅在微升级容器内形成液体，在充气管路及贮气罐中始终以气体形式存在，而且，通过控制贮气罐温度还能够实现对液体注入精度的控制，最终实现了向微升级容器内高效、精确地注入定量液体的目的。附图说明图1为本专利技术微升级液体注入控制方法使用的控制装置结构示意图；图中，1.测温探头Ⅰ2.腔室3.容器4.加热器Ⅰ5.管道6.测温探头Ⅱ7.贮气罐8.截止阀9.加热器Ⅱ10.控温仪11.导线。具体实施方式如图1所示，本专利技术的微升级液体注入控制方法使用的控制装置包括测温探头Ⅰ1、腔室2、容器3、加热器Ⅰ4、管道5、测温探头Ⅱ6、贮气罐7、截止阀8、加热器Ⅱ9、控温仪10和引线11；所述的容器3的体积为微升量级，腔室2包裹容器3，容器3、贮气罐7和截止阀8依次通过管道5相连，截止阀8外接气源；所述的腔室2上安装有测温探头Ⅰ1和加热器Ⅰ4，测温探头Ⅰ1和加热器Ⅰ4与控温仪10通过导线11相连；所述的贮气罐7安装有测温探头Ⅱ6和加热器Ⅱ9，测温探头Ⅱ6与控温仪10通过导线11相连；控温仪10分别独立控制容器3和贮气罐7的温度。所述的容器3和贮气罐7的温度范围为10K~500K，容器3和贮气罐7的温度差小于等于100K。本专利技术的微升级液体注入控制方法包括以下步骤：a.计算：向容器3液体注入前，通过公式计算出贮气罐7温度为T时需要充入的气体压力，其中，V1为容器3的容积，c为容器3内需要注入的液体体积与容器3容积的比例，R为理想气体常数，V2为贮气罐7的容积，ρ1为容器3内液体的摩尔体积，P2为容器3温度在T1时液体的饱和蒸汽压，T2为液体注入完毕时贮气罐7的温度；b.充气：打开截止阀8，从气源向充入气体，直至贮气罐7内的气体压力达到P，关闭截止阀8；c.控温：通过控温仪10控制容器3的温度为T1，贮气罐7的温度为T2，使得T1=T2，T1和T2高于所充气体的凝固点1K以上；d.注入：保持T1不变，T2逐渐升高，基于气-液相变原理，贮气罐7中的气体逐渐充入容器3中，气体在达到T1对应的饱和蒸汽压后在容器3中液化，T2至充气前计算的设定值后稳定下来完成液体注入。实施例1a.计算：向容器3注入液体H2前，通过公式计算出贮气罐7温度为T=300K时需要充入的气体压力=101kPa，其中，V1=4.2μL为容器3的体积，c=27%为容器3内需要注入液体体积与容器3容积比例，R=8.314J/(mol·K)为气体常数，V2=1.6mL为贮气罐7的体积，ρ1=26.32mL/mol为容器3内液体的摩尔体积，P2=7.7kPa为容器3温度在T1=15K时液体的饱和蒸汽压，T2=70K为液体注入完毕时贮气罐7的温度；b.充气：打开截止阀8，从气源向贮气罐7充入气体，直至贮气罐7内的气体压力达到P=101kPa，关闭截止阀8；c.控温：通过控温仪10控制容器3的温度为T1=15K，贮气罐7的温度为T2=15K，使得T1=T2，T1和T2高于所充气体的凝固点1K以上；d.注入：保持T1不变，T2逐渐升高，基于气-液相变原理，贮气罐7中的气体逐渐充入容器3中，气体在达到T1对应的饱和蒸汽压后在容器3中液化，T2至充气前计算的设定值70K后稳定下来完成液体注入。液体有效注入率32.7%，贮气罐7控温T2=70K时，注入量控制精度为（27.0±0.5）%，即贮气罐温度每变化1K，对容器3内液体注入量的影响为0.5%。实施例2a.计算：向容器3注入液体氙前，通过公式计算出贮气罐7温度为T=300K时需要充入的气体压力=251kPa，其中，V1=14μL为容器3的体积，c=27%为容器3内需要注入液体体积与容器3容积比例，R=8.314J/(mol·K)为气体常数，V2=1.6mL为贮气罐7的体积，ρ1=44.2mL/mol为容器3内液体的摩尔体积，P2=81.7kPa为容器3温度在T1=162K时液体的饱和蒸汽压，T2=210K为液体注入完毕时贮气罐7的温度；b.充气：打开截止阀8，从气源向贮气罐7充入气体，直至贮气罐7内的气体压力达到P=251kPa，关闭截止阀8；c.控温：通过控温仪10控制容器3的温度为T1=162K，贮气罐7的温度为T2=162K，使得T1=T2，T1和T2高于所充气体的凝固点1K以上；d.注入：保持T1不变，T2逐渐升高，基于气-液相变原理，贮气罐7中的气体逐渐充入容器3中，气体在达到T1对应的饱和蒸汽压后在容器3中液化，T2至充气前计算的设定值210K后稳定下来完成液体注入。液体有效注入率53.5%，贮气罐7控温T2=210K时，注入量控制精度为（27.0±0.2）%，即贮气罐温度每变化1K，对容器3内液体注入量的影响为0.2%。实施例3a.计算：向容器3注入液体水前，通过公式计算出贮气罐7温度为T=300K时需要充入的气体压力=68.4kPa，其中，V1=0.27μL为容器3的体积，c=27%为容器3内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微升级液体注入控制方法，其特征在于：所述的控制方法使用的控制装置包括测温探头Ⅰ（1）、腔室（2）、容器（3）、加热器Ⅰ（4）、管道（5）、测温探头Ⅱ（6）、贮气罐（7）、截止阀（8）、加热器Ⅱ（9）、控温仪（10）和引线（11）；所述的容器（3）的体积为微升量级，腔室（2）包裹容器（3），容器（3）、贮气罐（7）和截止阀（8）依次通过管道（5）相连，截止阀（8）外接气源；所述的腔室（2）上安装有测温探头Ⅰ（1）和加热器Ⅰ（4），测温探头Ⅰ（1）和加热器Ⅰ（4）与控温仪（10）通过导线（11）相连；所述的贮气罐（7）安装有测温探头Ⅱ（6）和加热器Ⅱ（9），测温探头Ⅱ（6）与控温仪（10）通过导线（11）相连；控温仪（10）分别独立控制容器（3）和贮气罐（7）的温度；所述的微升级液体注入控制方法包括以下步骤：a.计算：向容器（3）液体注入前，通过公式

【技术特征摘要】
1.一种微升级液体注入控制方法，其特征在于：所述的控制方法使用的控制装置包括测温探头Ⅰ（1）、腔室（2）、容器（3）、加热器Ⅰ（4）、管道（5）、测温探头Ⅱ（6）、贮气罐（7）、截止阀（8）、加热器Ⅱ（9）、控温仪（10）和引线（11）；所述的容器（3）的体积为微升量级，腔室（2）包裹容器（3），容器（3）、贮气罐（7）和截止阀（8）依次通过管道（5）相连，截止阀（8）外接气源；所述的腔室（2）上安装有测温探头Ⅰ（1）和加热器Ⅰ（4），测温探头Ⅰ（1）和加热器Ⅰ（4）与控温仪（10）通过导线（11）相连；所述的贮气罐（7）安装有测温探头Ⅱ（6）和加热器Ⅱ（9），测温探头Ⅱ（6）与控温仪（10）通过导线（11）相连；控温仪（10）分别独立控制容器（3）和贮气罐（7）的温度；所述的微升级液体注入控制方法包括以下步骤：a.计算：向容器（3）液体注入前，通过公式计算出贮气罐（7）温度为T时需要充入的气体压力，其中，V1为容器（3）的...

【专利技术属性】
技术研发人员：余铭铭，夏立东，李海容，陈绍华，周晓松，温成伟，王伟伟，张伟光，任兴碧，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院核物理与化学研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51