双模复合双层超精密温控装置属于精密微环境控制技术领域；在密封良好的一级钢板密封箱外侧安装一级高效保温层，内侧安装循环介质管；在一级钢板密封箱内部，安装密封良好的二级钢板密封箱，在二级钢板密封箱外侧安装二级高效保温层，内侧安装辐射对流双模复合控温板；在一级钢板密封箱、二级钢板密封箱内侧均安装除湿装置、过滤净化装置及传感器组合；传感器组合将实时监测到的环境参数送到总控制器，总控制器以辐射对流复合方式调控一级钢板密封箱和二级钢板密封箱内部的温度；本装置解决了现有技术难以兼顾微环境温度的控制精度和效率的问题。和效率的问题。和效率的问题。
【技术实现步骤摘要】
双模复合双层超精密温控装置
[0001]本专利技术属于精密微环境控制
，具体涉及一种双模复合双层超精密温控装置。
技术介绍
[0002]随着超精密加工与测量水平的不断提高，环境参数如温度、湿度、压强和洁净度等的扰动成为制约超精密加工装备与测量仪器精度和性能提高的关键因素。扫描隧道显微镜等超精密仪器、光刻机等超精密制造装备，技术密集度与复杂度极高，各项关键指标均达到了现有技术能力的极限，代表了目前测量与加工制造的最高水平。超精密环境控制成为超精密加工装备与测量仪器的核心关键技术。
[0003]现有技术中，申请号为201810171584.7的专利文件公开了一种常压热辐射的控温方式：粗控温夹筒对精密内控温筒热辐射耦合控温，精密内控温筒以热辐射的方式控制其内部温度。该方法理论上只有热辐射控温，但是常压下粗控温夹筒与精密内控温筒之间空气分子还会形成的自然对流的热交换方式，这种方式的热交换作用十分可观且其控温作用是与热辐射作用耦合在一起的。因此，热辐射控温精度高的特点没有得到发挥。NIST研制的分子测量机采用的真空控温方案抑制了空气的自然对流，电阻加热线包覆的铜制外壳包裹着测量核心，外壳和测量核心的表面均镀有哑光金以保持两者之间辐射耦合的稳定性，两者之间通过热辐射的方式进行热量交换(1.Kramar J,Jun J,Penzes W,et al.THE MOLECULAR MEASURING MACHINE.2008；2.US Department of Commerce,NIST.Nanometer Resolution Metrology with the NIST Molecular Measuring Machine.Measurement Science&Technology.)。测量核心整体为实心铜制球体，其热容很大，该方案通过增大热惯性的方式能够将温度稳定在20℃
±
0.001℃的范围内，但这种方案的响应时间长达数天甚至数个月，难以满足超精密加工制造对效率的要求。
[0004]另外，申请号202110647092.2的专利文件公开了一种交叉辐射对流的高精度控温装置，该装置采用的是交叉辐射对流的控温方式，来自冷水机组的液体通过第一精调加热装置和第二精调加热装置后送到分水器，分水器将液体均匀送到交叉辐射对流装置。通过水泵变频调节交叉辐射对流装置流量大小，自动适应测量平台上热源变化，提高热交换效率，通过精调加热装置精准控制集水器温度，达到测量平台温度可控可调的目的。但是该方案没有给出足够的辐射对流控温细节，根据
技术实现思路
的描述，该装置对流与辐射功率不可能完全解耦，无法发挥复合控温方式中热辐射高精度控温和热对流快速控温的优势。
[0005]综上所述，面对超精密仪器设备和大型超精密制造装备对微环境参数控制越来越高的要求，传统的单一温度控制方式精度低、调整时间较长；复合控温方式没有对各控温功率进行解耦，无法发挥复合控温方式温控精度和效率的优势。上述技术都不能满足超精密加工装备与测量仪器精度和效率的要求。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的是针对上述现有技术存在的问题，结合超精密仪器设备和大型超精密制造装备对超精密环控设备的要求，提供一种双模复合双层超精密温控装置。装置采用双层结构衰减装置外的温度干扰，再结合辐射对流复合控温方式达到满足超精密控温需求的目的。
[0007]本专利技术的技术解决方案是：
[0008]在一级钢板密封箱内部安装二级钢板密封箱，所述二级钢板密封箱与一级钢板密封箱之间留有间距；一级高效保温层固装在一级钢板密封箱的侧壁外面上，将一级钢板密封箱整体覆盖包容，在所述一级钢板密封箱侧壁内面上固装循环介质管，一级除湿装置和一级过滤净化装置分别安装在一级钢板密封箱内侧，所述一级除湿装置和一级过滤净化装置分别将一级钢板密封箱箱体内部与箱体外部连通，一级传感器组合安装在一级钢板密封箱箱体内腔内；在所述二级钢板密封箱的侧壁外面上整体覆盖包容的固装二级高效保温层，在所述二级钢板密封箱侧壁内面上安装辐射对流双模复合控温板，二级除湿装置和二级过滤净化装置分别安装在二级钢板密封箱内侧，所述二级除湿装置和二级过滤净化装置分别将二级钢板密封箱箱体内部与一级钢板密封箱腔体连通，核心发热部件位于二级钢板密封箱箱体腔内，二级传感器组合安装在二级钢板密封箱箱体内腔内；总控制器分别控制一级除湿装置、二级除湿装置、一级过滤净化装置、二级过滤净化装置、一级传感器组合、二级传感器组合、循环介质管、辐射对流双模复合控温板。
[0009]本专利技术提供的双模复合双层超精密温控装置，具有以下优点：
[0010](1)本专利技术采用了两种传热方式复合的温控方法，提高温控精度和效率。本装置的一级钢板密封箱安装循环介质管对一级钢板密封箱内进行控温、二级钢板密封箱安装有辐射对流双模复合控温板对二级钢板密封箱内进行双模态控温。本装置辐射对流双模复合控温板可以独立调整辐射和对流的功率，实现良好的控温效果。解决了现有仪器装备单一控温方式难以兼顾控温温控精度和效率的问题。这是本专利技术区别于现有技术的创新点之一。
[0011](2)本专利技术采取了合理的解耦温控功率的措施，保证复合控温方式的温控精度和效率。本装置二级钢板密封箱内辐射对流双模复合控温板上辐射功率由辐射板控制、对流功率由对流板控制，辐射板与对流板的温度控制互相独立，而且两者之间有隔热层将辐射板与对流板隔离，能够解决复合控温功率耦合问题，将不同的控温方式优势互补，解决了现有仪器装备复合控温方式中不同控温方式控温功率难以解耦、相互干扰，造成复合控温方式的温控精度和效率难以得到有效发挥的问题。这是本专利技术区别于现有技术的创新点之二。
附图说明
[0012]图1为本专利技术的一种双模复合双层超精密温控装置的总体结构示意图；
[0013]图2为本专利技术的一种双模复合双层超精密温控装置的循环介质管结构示意图；
[0014]图3为本专利技术的一种双模复合双层超精密温控装置中突出辐射对流双模复合控温机构的示意图；
[0015]图4为本专利技术的一种双模复合双层超精密温控装置中突出辐射对流双模复合控温机构中突出对流组件的正视图；
[0016]图5为本专利技术的一种双模复合双层超精密温控装置中突出辐射对流双模复合控温机构中突出对流组件的侧视图；
[0017]图中件号说明：1一级钢板密封箱、2二级钢板密封箱、3一级高效保温层、4二级高效保温层、5一级除湿装置、6二级除湿装置、7一级过滤净化装置、8二级过滤净化装置、9一级传感器组合、10二级传感器组合、11循环介质管、11
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1循环介质流入管、11
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2循环介质流出管、12辐射对流双模复合控温板、12
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1辐射板、12
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2对流板、12
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3隔热层、12
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4对流介质进入管、12
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5对流介质流出管、12
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6对流风机、12
‑...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种双模复合双层超精密温控装置，其特征在于：在一级钢板密封箱(1)内部安装二级钢板密封箱(2)，所述二级钢板密封箱(2)与一级钢板密封箱(1)之间留有间距；一级高效保温层(3)固装在一级钢板密封箱(1)的侧壁外面上，将一级钢板密封箱(1)整体覆盖包容，在所述一级钢板密封箱(1)侧壁内面上固装循环介质管(11)，一级除湿装置(5)和一级过滤净化装置(7)分别安装在一级钢板密封箱(1)内侧，所述一级除湿装置(5)和一级过滤净化装置(7)分别将一级钢板密封箱(1)箱体内部与箱体外部连通，一级传感器组合(9)安装在一级钢板密封箱(1)箱体内腔内；在所述二级钢板密封箱(2)的侧壁外面上整体覆盖包容的固装二级高效保温层(4)，在所述二级钢板密封箱(2)侧壁内面上安装辐射对流双模复合控温板(12)，二级除湿装置(6)和二级过滤净化装置(8)分别安装在二级钢板密封箱(2)内侧，所述二级除湿装置(6)和二级过滤净化装置(8)分别将二级钢板密封箱(2)箱体内部与一级钢板密封箱(1)腔体连通，核心发热部件(14)位于二级钢板密封箱(2)箱体腔内，二级传感器组合(10)安装在二级钢板密封箱(2)箱体内腔内；总控制器(13)分别控制一级除湿装置(5)、二级除湿装置(6)、一级过滤净化装置(7)、二级过滤净化装置(8)、一级传感器组合(9)、二级传感器组合(10)、循环介质管(11)、辐射对流双模复合控温板(12)。2.根据权利要求1所述的双模复合双层超精密温控装置，其特征在于：所述一级传感器组合(9)、二级传感器组合(10)均包...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔俊宁，崔文文，边星元，谭久彬，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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