System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种测量固态制冷材料在电磁光场条件下绝热温变的装置制造方法及图纸_技高网

一种测量固态制冷材料在电磁光场条件下绝热温变的装置制造方法及图纸

技术编号:40003575 阅读:17 留言:0更新日期:2024-01-09 04:21
本发明专利技术提供了一种测量固态制冷材料在电、磁、光场条件下绝热温变的装置。包括:真空系统组件、温度控制系统、电场控制系统、磁场控制系统、样品温变测试系统和激光光源。在真空腔组件的内部设置样品台,真空腔组件通过滑轨移入、移出磁场区域,电磁铁电源控制磁场大小,温度控制系统将样品加热/冷却到设定温度,电场控制系统对样品施加直流、交流和各种变频电压信号,磁场控制系统调节施加在样品上的磁场大小,激光光源通过石英窗口将激光打在样品上,热电偶测温仪用来测量电场、磁场和光场作用时样品表面的温度变化。本发明专利技术装置中可以对样品单独或者同时施加电场、磁场和光场的外场条件,测温仪实时测量样品在多外场高真空环境中的温度变化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及固体制冷,尤其涉及一种测量固态制冷材料在电、磁、光场条件下绝热温变的装置。


技术介绍

1、蒸汽压缩制冷技术到现在为止仍然占据着市场主导地位。经过两个世纪的发展,蒸汽压缩制冷技术虽然效率不断优化提高,但其广泛使用的制冷剂,如氢氟烃气体排放造成的温室效应却始终无法解决,制冷剂的温室效应潜能(global warming potential,gwp)是co2的1000倍。减少温室气体排放、发展低碳技术的需求推动着制冷技术的变革。基于卡路里效应的新型固态制冷技术因不排放温室气体、优异的能量转换效率,发展迅速,有望替代蒸汽压缩制冷技术。

2、目前,现有技术中的固态制冷技术中常用的三种卡效应有磁卡效应、机械卡效应(压卡和弹卡)和电卡效应,这三种卡效应分别使用磁场、应力场、电场驱动固态制冷材料的相变熵实现热量的提取或者释放。这三种卡效应也可以组合使用,构成多卡效应。多卡效应可以克服单一卡效应的局限性,促进固态制冷材料的实际应用。外场下的绝热温变直接反映了固态制冷材料卡效应的强弱。然而,无论是单卡还是多卡效应,目前都没有可以直接测量材料绝热温变的商业化测试设备,这严重阻碍了固态制冷材料的应用研究。因此研发固态制冷材料绝热温变的测试设备将会显著提升固态制冷材料的研发进程。


技术实现思路

1、本专利技术提供了一种测量固态制冷材料在电、磁、光场条件下绝热温变的装置,以实现有效地测量固态制冷材料卡效应的绝热温变。

2、为了实现上述目的,本专利技术采取了如下技术方案。</p>

3、一种测量固态制冷材料在电、磁、光场条件下绝热温变的装置,包括:真空系统组件、温度控制系统、电场控制系统、磁场控制系统、样品温变测试系统和激光光源;所述真空系统组件包括真空泵、分子泵和真空腔组件,所述磁场控制系统包括电磁铁和电磁铁电源,所述样品温变测试系统包括热电偶测温线和热电偶测温仪;

4、在真空腔组件的内部设置样品台,样品台上放置样品,所述电磁铁固定在实验台上,所述真空腔组件通过滑轨移入、移出磁场区域,所述电磁铁电源控制磁场大小,磁场中心区域强度在0-2t范围内变化,所述机械泵和分子泵将所述真空腔组件内的真空度抽到10-4pa以上,所述温度控制系统将样品加热/冷却到设定温度,所述电场控制系统对样品施加直流、交流和各种变频电压信号,所述磁场控制系统调节施加在样品上的磁场大小,所述激光光源通过石英窗口将激光打在样品上,所述热电偶测温仪用来测量电场、磁场和光场作用时样品的表面温度变化。

5、优选地,所述真空系统组件中的真空泵和分子泵组成抽真空系统,所述真空系统组件的顶部安装放气阀,密封航空插头连接电场电源和温控仪表,密封的热电偶测温线连接热电偶测温仪,所述样品台使用氧化铝绝缘导热陶瓷,所述样品台的下方安装半导体制冷片,该半导体制冷片连接水冷机,在所述真空系统组件的侧面开有石英玻璃窗口,激光光源通过石英窗口照射到样品表面。

6、优选地,所述热电偶测温线同时测试环境温度与样品温度,所述热电偶测温线安装4条以上,可以同时测量4个样品的绝热温变数据,所述热电偶测温仪连接电脑,在电脑上同时显示4组测温线温度变化,测试结束后,打开真空系统组件的放气阀,使样品与真空腔组件的外部环境讯速进行热交换,恢复到室温状态。

7、优选地,所述样品台采用半导体制冷、加热方式,所述温度控制系统编辑样品台变温程序,连接电脑输出,所述磁场控制系统的磁铁间隙根据真空腔组件的大小可调,磁场范围在0-2t可调。

8、优选地,所述激光光源的高度可调,根据样品的位置调整光源的位置,所述激光光源发射的激光通过石英窗口照射在样品上,所述激光光源包括紫外、可见和红外激光器,根据样品的相应情况选择合适的光源。

9、优选地,所述装置的应用过程包括:

10、将样品安装在样品台上,样品电极连接电源线,推动真空腔组件到达磁场中心区域,转动样品台使磁场方向与样品表面相垂直,样品的表面黏贴热电偶测温线,测温线连接热电偶测温仪,关闭真空腔组件;

11、利用真空泵、分子泵将真空腔组件抽到10-4pa以上的高真空,等待真空腔组件的温度达到稳定状态后:打开电压源,根据测试要求选择直流电压源、交流电压源和变频功放,根据热电偶测温仪观察样品表面的温度变化,实现电卡效应绝热温变测试;打开电磁铁电源,控制磁场,观察样品表面温度变化,实现磁卡效应绝热温变测试;打开激光光源,观察样品表面温度变化,实现光场条件下绝热温变测试;同时打开电场、磁场、光场实现多场耦合条件下的绝热温变测试;常温状态下的绝热温变测试,不打开样品台温度控制系统,在变温状态下绝热温变测试需要使用半导体制冷、加热方式控制样品台的温度到达设定值,使样品和样品台进行热交换,达到平衡后施加或者撤除外场达到绝热温变的测试条件。

12、优选地,所述装置测量电卡、磁卡材料的绝热温变;或者,测量电场、磁场、光场相互耦合条件下固态制冷材料卡效应的绝热温变。

13、由上述本专利技术的实施例提供的技术方案可以看出,本专利技术装置中可以对样品单独或者同时施加电场、磁场和光场的外场条件,测温仪实时测量样品在多外场高真空环境中的温度变化,从而实现样品卡效应的绝热温变直接测试。

14、本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,这些将从下面的描述中变得明显,或通过本专利技术的实践了解到。

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【技术保护点】

1.一种测量固态制冷材料在电、磁、光场条件下绝热温变的装置,其特征在于,包括:真空系统组件、温度控制系统、电场控制系统、磁场控制系统、样品温变测试系统和激光光源;所述真空系统组件包括真空泵、分子泵和真空腔组件,所述磁场控制系统包括电磁铁和电磁铁电源,所述样品温变测试系统包括热电偶测温线和热电偶测温仪;

2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述真空系统组件中的真空泵和分子泵组成抽真空系统,所述真空系统组件的顶部安装放气阀,密封航空插头连接电场电源和温控仪表,密封的热电偶测温线连接热电偶测温仪,所述样品台使用氧化铝绝缘导热陶瓷,所述样品台的下方安装半导体制冷片,该半导体制冷片连接水冷机,在所述真空系统组件的侧面开有石英玻璃窗口,激光光源通过石英窗口照射到样品表面。

3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述热电偶测温线同时测试环境温度与样品温度,所述热电偶测温线安装4条以上,同时测量4个样品的绝热温变数据,所述热电偶测温仪连接电脑,在电脑上同时显示4组测温线温度变化,测试结束后,打开真空系统组件的放气阀,使样品与真空腔组件的外部环境讯速进行热交换,恢复到室温状态。

4.根据权利要求3所述的装置,其特征在于,所述样品台采用半导体制冷、加热方式,所述温度控制系统编辑样品台变温程序,连接电脑输出,所述磁场控制系统的磁铁间隙根据真空腔组件的大小可调,磁场范围在0-2T可调。

5.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,所述激光光源的高度可调,根据样品的位置调整光源的位置,所述激光光源发射的激光通过石英窗口照射在样品上,所述激光光源包括紫外、可见和红外激光器,根据样品的相应情况选择合适的光源。

6.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述装置的应用过程包括:

7.根据权利要求1至6任一项的装置,其特征在于,所述装置测量电卡、磁卡材料的绝热温变;或者,测量电场、磁场、光场相互耦合条件下固态制冷材料卡效应的绝热温变。

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【技术特征摘要】

1.一种测量固态制冷材料在电、磁、光场条件下绝热温变的装置,其特征在于,包括:真空系统组件、温度控制系统、电场控制系统、磁场控制系统、样品温变测试系统和激光光源;所述真空系统组件包括真空泵、分子泵和真空腔组件,所述磁场控制系统包括电磁铁和电磁铁电源,所述样品温变测试系统包括热电偶测温线和热电偶测温仪;

2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述真空系统组件中的真空泵和分子泵组成抽真空系统,所述真空系统组件的顶部安装放气阀,密封航空插头连接电场电源和温控仪表,密封的热电偶测温线连接热电偶测温仪,所述样品台使用氧化铝绝缘导热陶瓷,所述样品台的下方安装半导体制冷片,该半导体制冷片连接水冷机,在所述真空系统组件的侧面开有石英玻璃窗口,激光光源通过石英窗口照射到样品表面。

3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述热电偶测温线同时测试环境温度与样品温度,所述热电偶测温线安装4条以上,同时测量4个样品的绝热温变数据,所述热...

【专利技术属性】
技术研发人员:闫君金月祥
申请(专利权)人:北京交通大学
类型:发明
国别省市:

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