[发明专利]一种用于软X射线谱学测试中的冷却装置

说明书

本发明涉及一种用于软X射线谱学测试中的冷却装置，包括冷却模块、散热模块和控制模块，所述冷却模块包括冷却单元和与所述控制模块相连的半导体制冷片，所述半导体制冷片位于所述冷却单元和散热模块之间、且嵌于所述冷却单元中；所述控制模块用于发送制冷信号给所述半导体制冷片，所述半导体制冷片用于根据收到的制冷信号将冷能量通过所述冷却单元传递至样品。本发明能够在真空或近常压(原位)气氛条件下对样品进行冷却，可提供软X射线谱学测试中所需的低温测试条件。

技术领域

本发明涉及软X射线谱学实验仪器技术领域，特别是涉及一种用于软X射线谱学测试中的冷却装置。

背景技术

传统的软X射线谱学，包括软X射线吸收谱，X射线光电子能谱装置等只能在真空条件下工作，其不能探测真实条件下样品的状态。为了获取真实条件下样品的电子结构的变化，需要引入各种原位装置来实现原位条件下的吸收谱或光电子谱学的探测。目前受限于电子的逃逸深度小，所以原位软X射线吸收谱通常基于荧光产额模式的吸收谱，而表面敏感的部分电子产额或Auger电子模式吸收谱还没有很好的应用，这大大阻碍了对样品真实状况下表面信息的探知。近几十年光电子能谱装置也伴随着近常压技术的突破可以实现原位近常压气体环境下的探测。但现有的软X射线谱学测试的工作温度通常在室温以上，而室温以下的低温测试条件需要借助于冷却装置。

传统的超高真空系统中的低温环境主要采用冷却介质(如水、液氮和液氦)，利用这些冷却介质通过金属冷头与样品台接触，从而达到冷却样品的目的。这类传统的冷却装置一般价格较贵，而且对于一些不需要太低温的测试条件，这类装置需要配备电加热以满足温度控制。对比于传统的冷头式超高真空系统的低温装置，要想在原位气氛的环境下冷却样品或者获得冷却的液体样品，必须使得样品处的温度最低，特别是在水、乙醇蒸汽等高饱和蒸气压的气体的研究中，这样才能实现样品的低温和气氛环境。另外为了利用软X射线谱学研究液体体系，必须要实现在样品处实现最低温度，这样才能使得分析腔体中的气体在样品表面上凝结成液体，而如果采用传统的超高真空系统的冷却杆装置，在原位气氛环境下，样品杆冷头的温度要远低于样品处，这样就无法冷却样品或者在样品处获得液体。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于软X射线谱学测试中的冷却装置，可用于原位软X射线测试过程中用于气氛条件下的样品冷却。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于软X射线谱学测试中的冷却装置，包括冷却模块、散热模块和控制模块，所述冷却模块包括冷却单元和与所述控制模块相连的半导体制冷片，所述半导体制冷片位于所述冷却单元和散热模块之间、且嵌于所述冷却单元中；所述控制模块用于发送制冷信号给所述半导体制冷片，所述半导体制冷片用于根据收到的制冷信号将冷能量通过所述冷却单元传递至样品。

所述冷却单元包括冷端供应装置和承载体，所述冷端供应装置和所述承载体通过承载管固定连接，所述半导体制冷片嵌于所述冷端供应装置中，所述半导体制冷片根据收到的制冷信号将冷能量通过冷端供应装置传递至样品。

所述半导体制冷片的上表面设置有上金属片，所述上金属片位于半导体制冷片的上表面和冷端供应装置之间，所述上金属片用于将半导体制冷片发出的冷能量传递至冷端供应装置。

所述承载体和所述承载管均由绝缘材料制成，所述绝缘材料为PEEK材料或Vespel材料，可满足软X谱学测试过程中样品需要绝缘的条件(例如软X射线吸收谱测试)。

所述半导体制冷片的下表面设置有下金属片，所述下金属片位于半导体制冷片的下表面和散热模块之间，所述下金属片用于将半导体制冷片发出的热能量传递至散热模块。

所述冷却模块上还设置有与所述控制模块相连的反馈单元，所述反馈单元用于采集样品的温度数据，并将采集的温度数据发送至控制模块，所述控制模块根据收到的温度数据发送制冷信号给半导体制冷片，所述半导体制冷片根据收到的制冷信号将冷能量通过所述冷却单元传递至样品。

所述散热模块由金属无氧铜制成。