[发明专利]热管金属外壳开口镓熔点温度源

说明书

本申请提出一种热管金属外壳开口镓熔点温度源，所述温度源包括同轴等温热管、金属外壳开口镓熔点容器、金属均温筒、温度源绝热盖、高精度动态压力控制系统；通过对容器内部气压进行调整，显著减小了开口镓熔点容器的体积，同时解决了镓熔点容器的运输和冻制难题，为量值的传递及国际比对提供了较大便利，并且本发明的镓熔点温度源温坪质量得到了大幅度提升，其温坪时长和波动性均优于传统镓熔点温度源。

技术领域

本发明涉及一种高精度的热管金属外壳开口镓熔点温度源，用于高精度温度计量中的量值传递及溯源。

背景技术

镓熔点(29.7646℃)是ITS-90国际温标的重要定义固定点，其利用镓在101325Pa时的熔化相变温度对标准铂电阻温度计进行赋值。由于其值接近室温，在室温附近的高精度温度计量领域有着重要应用。国际温度咨询委员会CCT(Consultative Committee forThermometry,CCT)推荐的镓熔点复现方法为双液固界面法。为了保证镓熔点复现过程双液固界面的连续及均匀，从而获得高质量的镓熔化温坪，提高量值传递能力，对镓熔点温度源的垂直温度场均匀性提出很高的要求。

当前国内外大部分计量机构的镓熔点温度源采用半导体加热炉或液体槽恒温浴为镓熔化温坪的复现提供所需热环境，使用的镓熔点容器大多为玻璃外壳。玻璃外壳易于清洗且加工方便，可最大程度保证高纯镓的纯度。

主流计量机构使用的上述镓熔点温度源，主要存在以下三点问题：首先是半导体加热炉或液体槽由于其结构及特性的限制，垂直温场均匀性较差，严重制约镓熔化温坪质量，限制量值传递、溯源能力。其次，玻璃外壳极易碎裂，镓熔点容器在保存、运输、实验的过程中容易损坏；此外，与水凝固时相似，镓在凝固时体积会发生膨胀，容器存在冻裂风险。第三，玻璃外壳密封镓熔点容器内部的气体在充气及管口火焰熔融密封的过程中，其气压可能产生偏差，引入较大的不确定度，这种密封的镓熔点容器内部实际气压无从知晓，故无法通过气压修正，评估其引入的不确定度；而玻璃外壳开口型镓熔点容器具有易碎的缺点，并且为了在玻璃外壳之上加装阀门，为了避免玻璃熔封对聚四氟乙烯坩埚的影响，其体积也显著大于密封镓熔点容器，为量值传递与溯源的开展带来诸多不便。

发明内容

为了克服背景技术中常规镓熔点温度源的三点问题，提升镓熔点温度源的量值传递能力，本发明设计了一种基于热管技术的金属外壳开口镓熔点温度源。

所述温度源包括同轴等温热管、金属外壳开口镓熔点容器、金属均温筒、温度源绝热盖、高精度动态压力控制系统；所述同轴等温热管为圆环主体，所述同轴等温热管中部具有圆柱形等温腔，等温腔内径略大于金属外壳开口镓熔点容器，圆柱形等温腔可容纳金属外壳开口镓熔点容器于其内；所述同轴等温热管置于金属均温筒内，其底部封口，顶部有法兰盘，用于盛装并固定同轴等温热管；均温筒的顶部配备温度源绝热盖，所述温度源绝热盖采用聚四氟乙烯制成，中部有多个供标准铂电阻温度计插入的孔，温度源绝热盖与金属均温筒紧密配合，对同轴等温热管及开口镓点容器进行固定。

所述同轴等温热管选用紫铜制成热管管壳，所述热管管壳为中空结构，热管管壳的中部为圆柱形同轴等温腔，热管管壳的中空结构形成密封腔体，所述密封腔体内保持高度真空，热管管壳的内壁面铺设毛细吸液芯，通过工质充灌冷封口向热管内充入高纯乙醇作为工质，充液量需保证液面不与圆柱形等温腔的底面接触，充灌后对工质充灌冷封口进行冷焊密封。