[发明专利]一种可进行宽温区连续变温控制的恒温器装置

说明书

本发明公开了一种可进行宽温区连续变温控制的恒温器装置，该装置包括低温制冷系统、样品腔组件、绝热隔热组件和样品温度控制系统，样品腔组件中的样品杆杆体（43）上配置有分别与样品温度控制系统中的温控仪（57）相连接的样品温度传感器（54）和样品加热器（55），温控仪（57）通过线路与上位机（56）相连接，上位机（56）通过温控仪（57）对样品温度传感器（54）和样品加热器（55）进行PID闭环控制；样品腔组件中的静态氦气接口（47）连通的静态氦气管道上设有与上位机（56）相连接的静态氦气压力传感器（64）。本发明的装置能够在2‑800K的宽温区连续变温控制，满足了当今高端物性测量领域的需求。

技术领域

本发明属于涉及低温仪器装置、低温温控方法及物性测量技术研究领域，具体地说是一种基于小型低温制冷机、利用液氦节流供冷的可进行宽温区连续变温控制的恒温器装置。

背景技术

带有温度扫描功能的低温恒温器常用于物性测量领域。随着材料技术的不断发展，越来越多的新材料被成功研制，为验证这些材料的性质，对其开展物性测量是非常必要的一个环节。然而，这些材料的应用领域非常广泛，往往需要在外加磁场或者辐射场的情况下对其物性进行较大范围的测量，这也就对物性测量装置提出了更高的要求。对于用于物性测量的恒温器来说，需要具有更宽的温区，更连续的变温，更开放式的结构（以便外加特定的物理场），更精准的温度控制。

目前，国内对于低温恒温器的研究与欧美、日本还有很大差距，尤其4K以下宽温区用于物性测量的恒温器仍然留有大片空白。目前国内已公开专利，如CN105355319A一种用于超导电缆的低温恒温器、CN205246278U一种低温工作装置、CN207456918U液氮低温恒温器，最低温度都停留77K左右的液氮温区，没有外加物理场的结构设计已无法满足现有高端物性测量需求。如CN108800638A一种低温恒温器、CN107655236A超低振动低温恒温器，虽能达到4K的液氦温区，但离国际领先的制冷温度仍有较大差距；且因为没有过热保护能力，不具备在高温温区运行的能力。

发明内容

本发明的目的是解决现有低温恒温器温区范围窄、温区下限高、变温不连续等问题，提供一种基于小型低温制冷机、利用液氦节流供冷的可进行宽温区连续变温控制的恒温器装置，该装置具有更加开放式的设计，便于外加物理场，以适应各种物性测量环境的要求。

本发明的目的是通过以下技术方案解决的：

一种可进行宽温区连续变温控制的恒温器装置，其特征在于：该装置包括低温制冷系统、样品腔组件、绝热隔热组件和样品温度控制系统，样品腔组件中用于放置样品的样品杆杆体上配置有样品温度传感器和样品加热器，样品温度传感器和样品加热器分别与样品温度控制系统中的温控仪相连接，温控仪通过线路与上位机相连接，上位机通过温控仪对样品温度传感器和样品加热器进行PID闭环控制；所述样品腔组件中的用于控制静态氦气压的静态氦气接口连通的静态氦气管道上设有监控静态氦气压的静态氦气压力传感器，该静态氦气压力传感器与上位机相连接以反馈静态氦气的压力。

所述低温制冷系统中的低温阀上配置有与上位机通讯连接的低温阀调控机构，上位机通过低温阀调控机构设定低温阀的低温阀阀针的行程，低温阀调控机构能够向上位机反馈低温阀阀针的行程。

所述低温制冷系统中的液氦管路上配置有能联动控制的液氦温度传感器和液氦加热器，液氦温度传感器和液氦加热器分别与温控仪相连接，上位机通过温控仪对液氦温度传感器和液氦加热器进行PID闭环控制。

所述低温制冷系统中的循环氦气管道上设置有监控循环氦气流量的流量计和监控循环氦气压力的循环氦气压力传感器，流量计和循环氦气压力传感器分别与上位机相连接，以反馈循环氦气的流量和压力；所述的流量计位于循环氦气管道上的循环泵的出气口后侧；所述的循环氦气压力传感器位于循环氦气管道上的循环泵的进气口前侧。