[发明专利]快速变温小型恒温样品池

说明书

技术领域

本发明涉及一种快速变温小型恒温样品池，是一种能在一定温度范围内，将液体试样精确而快速地达到并稳定在设定温度的装置。属于分析仪器设备技术领域。

背景技术

在已有技术中，一般的样品溶液恒温装置是独立在仪器主体部分之外的水(或油)浴装置，一般包括恒温水浴箱、水泵等。其工作过程包括两步：一、水浴溶液在恒温水浴箱内被加热或制冷一段时间，当达到充分的热平衡状态后，将水浴溶液注入样品池或比色皿的周围，一般是在样品池周围制作密封水槽，以便水浴溶液可以在样品池周围流动以进行热交换。二、水浴溶液和样品池再进行充分的热交换，从而使得样品池内的试液也达到设定的温度。这种传统的方法存在着三个明显的不足：

首先，其很难达到分析仪器所需要的高精度恒温要求。采用恒温装置的目的是使被测溶液试样达到某设定温度，在传统水(或油)浴恒温系统中，与温度传感检测元件直接接触的对象是用作热交换的水(或油)，即感温元件检测的是水的温度而不是被测试样的温度，当发现温度到达设定值之后，系统就通过温度控制电路停止对水浴中水的加热/制冷操作。由于水浴使用的水量较大，同时水的比热容也较大，从而水浴中水的热惰性较大，因此，系统对水浴中水的温度控制只有在一段较长的时间之后才是精确的，而在实际使用中一般并不等待很长的时间，这就导致了水浴溶液的温度和设定的温度之间存在差异。同时，系统没有直接测量样品溶液的温度，对水和样品溶液之间的热交换过程完全不了解，使用者并不知道在其测量时水和样品之间是否有了充分的热交换。因此，其恒温只能保证水浴中的水是恒温的，因此，这种设计只能在对温度精度要求不高，要求温度在较长时间内不变化的情况下使用。

其次，在使用过程中，要使大量的水达到一个稳定的温度，期间需要加热大量水并使其达到充分的热平衡，这是一个漫长的过程。而为了使样品溶液和水进行充分的热交换，更需要等待很长的时间。因此，如果要得到精确的温度，实验中大部分的时间都将浪费在等待充分的热交换。因此，这种设计只能在温度变化要求速度慢的情况下使用，如若要求在短时间内测量不同温度下的样品溶液，这种设计就无法达到要求。

再次，传统的设计需要在主体测试系统外部配置恒温水浴箱以及水泵等附件，系统结构复杂，占用体积大，使用时连接部件多，不适合分析仪器现场测量的要求。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种快速变温小型恒温样品池，不仅能较高精度的保持样品溶液在恒温状态，并且能快速度、大范围的改变样品溶液的温度，同时结构紧凑，能嵌入现有分析仪器内部以满足尤其是现场测量的使用需要。

为实现上述目的，本发明设计了一种具有中空容腔的金属样品池，金属部分(使用导热良好的金属介质如铝、铜等)代替传统的水浴溶液作为试样溶液的热接触材料与环境，用半导体加热/制冷设备(帕尔贴元件)代替传统的加热设备，同时加上一个微型电磁搅拌装置以达到更快速、更均匀的热传导效果。

本发明提供的快速变温小型恒温样品池具体结构为：

样品池主体由金属材料制作，外形是长方体，中央开有长方体或圆柱体形状的孔形成样品腔，样品腔的大小可以参照常规比色皿设计成10mm×10mm，保证10mm的光程，也可以根据测量要求设计成长方体、圆柱体或多面体形状和其它尺寸，在样品腔内壁涂覆导热良好的化学惰性材料(如聚四氟乙烯复合材料)；为了满足通光的要求，在样品腔外部的金属壳上沿着样品腔的通光方向开有通光孔，在通光孔处装嵌石英、玻璃或有机玻璃等透光材料，构成光路通道；金属壳的两个非通光侧面上各粘贴一片帕尔贴温度控制元件；样品腔的底面开有小凹槽，槽内放置表面涂覆化学惰性材料的温度传感器。金属壳除通光孔及粘贴有帕尔贴温度控制元件的其余外部区域贴有绝热外框，绝热外框上部有密封盖，绝热外框底部与金属底座相连。金属底座中心固定一个微型电机，微型电机的转轴上安装有螺旋叶片，叶片的边缘安装磁铁，搅拌磁子置于样品腔内底部。搅拌磁子的表面也涂覆化学惰性材料。