集成式超低振动闭循环显微红外测试系统技术方案

一种集成式超低振动闭循环显微红外测试系统，包括：制冷机恒温器、气体处理装置、传输管线、低温恒温器、平移台、光学平台、显微镜、支撑架、控温仪；氦气经过制冷机后成为液氦，经由传输管线到达低温恒温器的导入口，通过热传导的方式将冷量传递到样品上。本实用新型专利技术的制冷机和低温恒温器相互独立，通过传输管线相连，氦气在制冷机和低温恒温器内可循环利用，液氦经由传输管线进入低温恒温器，避免制冷机工作时产生的振动传递到样品上，进而使低温恒温器保持较好的稳定性，同时使得样品变温范围可达＜2K

【技术实现步骤摘要】
集成式超低振动闭循环显微红外测试系统


[0001]本技术属于低温显微红外物理实验装置
，具体地，涉及一种集成式超低振动闭循环显微红外测试系统。

技术介绍

[0002]显微红外测试是结合显微镜成像技术，利用材料对红外光谱的吸收特性对物质展开研究的一种方法，在凝聚态物理、材料性质、生命科学、医学、环境、古生物学研究等领域有非常广泛的应用。由于温度对测试结果影响较大，常引入低温环境来降低电子器件的噪声，从而获得好的信噪比。
[0003]目前低温环境下的显微红外测试受到振动水平的限制，大多采用具有低振动水平的开环式低温装备，即采用连续流液氦对样品进行降温。由于我国是一个缺少氦的国家，国内液氦的价格非常高，这就增加了科研投入成本。
[0004]闭循环低温获取系统能够在不消耗液氦的情况下，通过制冷机进行制冷，循环利用氦气对样品进行持续降温。这种降温模式，只需要消耗电能即可达到目标温度，操作简单，有效降低运行成本，但是闭循环制冷机的振动太大，不能直接与对振动敏感的显微镜匹配使用。
[0005]基于以上现状，亟需一种新型的低振动闭循环低温装备来解决显微红外测试领域面临的问题。

技术实现思路

[0006]本技术提供了一种集成式超低振动闭循环显微红外测试系统，系统采用无液氦分体式设计，在不需要消耗液氦的情况下，利用制冷机给低温恒温器降温，并采用传输管线将液氦从制冷机导入到低温恒温器，有效消除了制冷机工作时产生的振动对低温恒温器的影响。制冷机和气体处理装置集成于支撑架上，便于移动、节省空间。/>[0007]为了实现上述目的，本技术采用的技术方案如下：
[0008]一种集成式超低振动闭循环显微红外测试系统，包括：制冷机恒温器、气体处理装置、传输管线低温恒温器、平移台、光学平台、显微镜、支撑架、控温仪，其特征在于：
[0009]制冷机恒温器、气体处理装置自上而下集成在支撑架上；
[0010]平移台、显微镜以及控温仪分别设在光学平台上；
[0011]低温恒温器设在平移台上，且与控温仪连接；
[0012]制冷机恒温器、气体处理装置以及低温恒温器之间分别通过传输管线两两连接，形成闭合的循环结构。
[0013]本技术还进一步采用以下优选技术方案：
[0014]传输管线具有同心结构，由外而内依次为不锈钢编织层、不锈钢毛细管；
[0015]不锈钢编织层和毛细管之间为真空夹层；
[0016]在传输管线内部的不锈钢毛细管外壁上，包裹有多层绝热膜。
[0017]制冷机恒温器外部设置JT阀旋钮、进气口、抽气口及出气口；
[0018]JT阀旋钮设在制冷机恒温器的最上方；并且通过连杆与设在制冷机恒温器内部的JT阀连接；
[0019]在JT阀旋钮的两侧，分别设有进气口和抽气口；
[0020]进气口通过传输管线与气体处理装置连接；
[0021]进气口处设有能够实时监测闭合气体回路内的压力的压力传感器；
[0022]抽气口通过波纹管与外部真空泵相连；
[0023]出气口设在制冷机恒温器的最下方，通过气体管路与进气口连通；
[0024]出气口通过传输管线与低温恒温器连接。
[0025]气体处理装置包括储气罐、真空泵组、氦气管线和阀门；
[0026]储气罐和真空泵组通过氦气管线相连；
[0027]氦气管线为不锈钢柔性管线；
[0028]储气罐为不锈钢材质，内部存储氦气，顶部设有阀门；
[0029]阀门根据压力传感器的数值进行有选择地开、闭，当压力值低于预设范围时，打开阀门，补充氦气；
[0030]在真空泵组的出气口处，设有用于对即将进入制冷机恒温器的氦气进行过滤的分子筛组件。
[0031]控温仪通过电学引线与设置在低温恒温器内部的温度计、加热器相连。
[0032]低温恒温器包括导入口、导出口、仪表群、真空罩、冷屏、光学窗口以及样品托；
[0033]在低温恒温器的最上方，分别设有导入口、导出口；
[0034]导入口与制冷机恒温器的出气口通过传输管线相连；
[0035]导出口与气体处理装置的真空泵组通过传输管线相连；
[0036]在导入口和导出口的下方设有仪表群；
[0037]低温恒温器通过该仪表群分别连接外部抽真空泵、控温仪；
[0038]仪表群下部与真空罩上部通过O圈及卡箍进行连接、固定；
[0039]真空罩、冷屏由外而内依次安装；
[0040]在低温恒温器的最下方，设有两个对称光学窗口；
[0041]样品托位于两个光学窗口之间。
[0042]仪表群上安装有安全阀、抽真空口、电学接头和备用盲板口；
[0043]安全阀在由真空罩构成的真空腔内的压力高于预设值时，自动弹开；
[0044]抽真空口与外部真空泵连接；
[0045]电学接头一端连接低温恒温器内部的温度计、加热器，另一端连接控温仪；
[0046]备用盲板口用于增加电学引线。
[0047]电学接头内连设在低温恒温器内部样品托上的温度计、加热器，外连控温仪。
[0048]低温恒温器通过平移台设在光学平台上时，光学窗口对准显微镜的物镜。
[0049]光学窗口采用下沉式设计，在两侧对称安装，且窗口安装有红外波段窗片。
[0050]样品托中心与光学窗口中心位于同一条直线上。
[0051]本技术具有以下技术效果：
[0052]本技术采用无液氦分体式设计，在无需消耗液氦的情况下，利用制冷机给低
温恒温器进行降温，配合高精度控温系统，保证了低温恒温器变温范围＜2K
‑
500K，温度稳定性好于
±
30mK。带有真空夹层的传输管线将液氦从制冷机导入到低温恒温器，避免了制冷机与低温恒温器直接相连，有效阻隔制冷机工作时产生的振动传递到低温恒温器，保证了恒温器的振动水平＜25nm。制冷机和气体处理装置自上而下集成在同一个支撑架上，有效利用空间，便于移动。该测试系统具有高集成化、超低振动和漂移、不需要消耗液氦的特点。
附图说明
[0053]图1是本技术装置的斜视图。
[0054]图2是本技术装置制冷机恒温器正视图。
[0055]图3是本技术装置低温恒温器的仰视图。
[0056]其中，1.制冷机恒温器2.气体处理装置3.传输管线4.低温恒温器5.平移台6.光学平台7.显微镜8.支撑架9.控温仪10.JT阀旋钮11.进气口12.抽气口13.出气口14.阀门15.储气罐16.真空泵组17.氦气管线18.导入口19.导出口20.仪表群21.安全阀22.盲板口23抽真空口24.电学接头25.真空罩26.冷屏27.光学窗口28.分子筛组件29.压力传感器30.样品托。
具体实施方式
[0057]现将参照附图来详细描述本技术的各种示例性实施例。应注本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成式超低振动闭循环显微红外测试系统，包括：制冷机恒温器（1）、气体处理装置（2）、传输管线（3）、低温恒温器（4）、平移台（5）、光学平台（6）、显微镜（7）、支撑架（8）、控温仪（9），其特征在于：制冷机恒温器（1）、气体处理装置（2）自上而下集成在支撑架（8）上；平移台（5）、显微镜（7）以及控温仪（9）分别设在光学平台（6）上；低温恒温器（4）设在平移台（5）上，且与控温仪（9）连接；制冷机恒温器（1）、气体处理装置（2）以及低温恒温器（4）之前分别通过传输管线（3）两两连接，形成闭合的循环结构。2.根据权利要求1所述的集成式超低振动闭循环显微红外测试系统，其特征在于：传输管线（3）具有同心结构，由外而内依次为不锈钢编织层、不锈钢毛细管；不锈钢编织层和毛细管之间为真空夹层；在传输管线（3）内部的不锈钢毛细管外壁上，包裹有多层绝热膜。3.根据权利要求1或2所述的集成式超低振动闭循环显微红外测试系统，其特征在于：制冷机恒温器（1）外部设置JT阀旋钮（10）、进气口（11）、抽气口（12）及出气口（13）；JT阀旋钮（10）设在制冷机恒温器（1）的最上方；并且通过连杆与设在制冷机恒温器（1）内部的JT阀连接；在JT阀旋钮（10）的两侧，分别设有进气口（11）和抽气口（12）；进气口（11）通过传输管线（3）与气体处理装置（2）连接；进气口（11）处设有能够实时监测闭合气体回路内压力的压力传感器（29）；抽气口（12）通过波纹管与外部真空泵相连；出气口（13）设在制冷机恒温器（1）的最下方，通过气体管路与进气口（11）连通；出气口（13）通过传输管线（3）与低温恒温器（4）连接。4.根据权利要求3所述的集成式超低振动闭循环显微红外测试系统，其特征在于：气体处理装置（2）包括储气罐（15）、真空泵组（16）、氦气管线（17）和阀门（14）；储气罐（15）和真空泵组（16）通过氦气管线（17）相连；氦气管线（17）为不锈钢柔性管线；储气罐（15）为不锈钢材质，内部存储氦气，顶部设有阀门（14）；阀门（14）根据压力传感器（29）的数值进行有选择地开、闭，当压力值低于预设范围时，打开阀门，补充氦气；在真空泵组（16）的出气口处，设有用于对即将进入制冷机恒温器（1）的氦气进行过滤的分...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄社松，刘云，王凡，冯长沙，
申请(专利权)人：北京飞斯科科技有限公司，
类型：新型
国别省市：