【技术实现步骤摘要】
一种用于高温熔融材料静电悬浮无容器实验装置的控制系统
本专利技术涉及智能仪器领域，具体地涉及一种用于高温熔融材料静电悬浮无容器实验装置的控制系统。
技术介绍
在材料研究中，采用无容器技术开展材料科学实验的研究是获得先进材料的重要方式，它可以使材料在无器壁无干扰的状态下进行实验。因为没有容器壁引入杂质所造成的非均质形核，实验材料可以在比熔点低很多的温度下依然保持液态，此状态称作材料的深过冷状态。材料在深过冷状态下凝固，晶体的生长速度会随着过冷度的增加而提高，所得到的新材料往往具有常规材料所不具备的特殊理化性能。目前，进行无容器材料实验的主要方法有三种：空间法、落管法和悬浮法。空间法，即利用地球轨道空间提供的微重力环境实现材料无容器实验；落管法，即让熔融材料在落管中做自由落体运动时完成凝固；悬浮法，即采用电磁、静电、气体、声波等外场方式实现材料悬浮。空间法是比较理想的实现无容器材料实验的方法，但其存在实验成本高昂、实验机会稀少、难以反复实验等不足，难以满足大量的材料科学实验需求。落管法虽然操作简单，可以排除重力引起的干扰...
【技术保护点】
1.一种用于高温熔融材料静电悬浮无容器实验装置的控制系统，该控制系统控制熔融罐内的悬浮加热样品，完成无容器高温熔体实验；所述控制系统包括：静电悬浮真空度控制子系统、静电悬浮位置控制子系统、静电悬浮温度控制子系统和高速成像子系统；这些子系统布设在熔融罐的周围；/n所述静电悬浮真空度控制子系统，用于控制静电悬浮熔融罐内的真空度，使实验在无干扰无扰动的环境中进行；/n所述静电悬浮位置控制子系统，用于控制样品的位置及速度，使样品稳定悬浮；还用于采集样品的位置数据并进行上传；/n所述静电悬浮温度控制子系统，用于控制加热激光器的功率，使样品温度值达到预期值，还用于采集样品的温度数据并进...
【技术特征摘要】
1.一种用于高温熔融材料静电悬浮无容器实验装置的控制系统，该控制系统控制熔融罐内的悬浮加热样品，完成无容器高温熔体实验；所述控制系统包括：静电悬浮真空度控制子系统、静电悬浮位置控制子系统、静电悬浮温度控制子系统和高速成像子系统；这些子系统布设在熔融罐的周围；
所述静电悬浮真空度控制子系统，用于控制静电悬浮熔融罐内的真空度，使实验在无干扰无扰动的环境中进行；
所述静电悬浮位置控制子系统，用于控制样品的位置及速度，使样品稳定悬浮；还用于采集样品的位置数据并进行上传；
所述静电悬浮温度控制子系统，用于控制加热激光器的功率，使样品温度值达到预期值，还用于采集样品的温度数据并进行上传；
所述高速成像子系统，用于采集静电悬浮样品的表面瞬态，并进行成像。
2.根据权利要求1所述的用于高温熔融材料静电悬浮无容器实验装置的控制系统，其特征在于：所述静电悬浮位置控制子系统包括：电极、PSD平行光源、PSD传感器、电压采集电路、位置控制器、高压电源、偏置电源和紫外补光灯；
所述电极是由上电极、下电极和辅助电极构成的，用于产生向上且左右约束力足够的电场，让带电样品能稳定地悬浮在上电极和下电极之间；
所述PSD平行光源用于产生PSD可监测的特定波长的平行光束，该平行光束照射在样品上；
所述PSD传感器用于将样品的位置转换为模拟电压信号，然后发送电压采集电路至；
所述电压采集电路用于将模拟电压信号二次放大并转换为数字信号，所述电压采集电路包括二次放大电路和AD转换电路；
所述位置控制器是由单片机构成的控制器，用于从所述电压采集电路读取样品位置数据，用于向高压电源输出电压控制信号；
所述高压电源用于将位置控制器提供的控制信号输出直流高压至上电极；
所述偏置电源，用于当悬浮样品难起跳时，给下电极一个偏置电压，增强上电极和下电极间的电场强度，使样品起跳；
所述紫外补光灯用于照射样品的表面，给样品补充表面电荷。
3.根据权利要求2所述的用于高温熔融材料静电悬浮无容器实验装置的控制系统，其特征在于：所述位置控制器还包括串口通信模块，用于完成位置控制器与上位机之间的数据通信，该数据...
【专利技术属性】
技术研发人员：于强，翟光杰，孙志斌，郑福，陆潇晓，
申请(专利权)人：中国科学院国家空间科学中心，
类型：发明
国别省市：北京;11
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