[发明专利]一种用于光谱实验的样品腔

摘要

本发明涉及物理实验领域，一种用于光谱实验的样品腔，包括进气管、上盖、毛细管、连接管、出气管、样品管、下盖、样品、碳纤维管、加热灯、热屏蔽腔、辐射热计、温度计、导热基座、水冷台和位移装置，在进行光谱实验时需要与储气罐、光源及光谱仪一起使用，采用的样品管结构紧凑，样品准备过程简单，可靠性高，采用简单的结构通过气流来控制样品温度，通过加热灯的辐射热对样品均匀加热，结合气流能够精确控制样品温度，并采用特殊设计的辐射热计准确测量入射光的辐射功率，精度较高，整个装置的发热量小，对周围实验环境影响小。

主权项

1.一种用于光谱实验的样品腔，主要包括进气管(1)、上盖(2)、毛细管(3)、连接管(4)、出气管(5)、样品管(6)、下盖(7)、样品(8)、碳纤维管(9)、加热灯(10)、热屏蔽腔(11)、辐射热计(12)、辐射热计(12)控制电路、温度计(13)、导热基座(14)、水冷台(15)和位移装置(16)，xyz为三维空间坐标系，进气管(1)连接储气罐，储气罐中储存有氩气，并能够调节氩气的流速；实验设施有真空腔、储气罐、光源和光谱仪，所述碳纤维管(9)、加热灯(10)、热屏蔽腔(11)、辐射热计(12)、温度计(13)、导热基座(14)、水冷台(15)和位移装置(16)均位于真空腔中，真空腔上具有小孔，水冷台(15)固定于位移装置(16)上，导热基座(14)固定于水冷台(15)上，其特征是：上盖(2)和下盖(7)均具有内螺纹，连接管(4)具有外螺纹，上盖(2)、连接管(4)和下盖(7)依次螺纹连接，连接管(4)侧面连接有出气管(5)，样品管(6)为包括上段和下段的漏斗形，上段为漏斗部、下段为细管，细管的下端封闭，所述上段嵌套在下盖(7)内，所述下段穿透下盖(7)的下面，所述下段外径为0.9毫米、内径为0.7毫米，当连接管(4)连接下盖(7)时，能够压紧并固定样品管(6)上段，样品管(6)下段能够通过真空腔上的小孔插入真空腔；毛细管(3)包括粗段和细段，所述粗段位于连接管(4)与上盖(2)之间，当上盖(2)旋紧连接管(4)时，能够压紧并固定毛细管(3)粗段，粗段上方连接进气管(1)，所述细段向下穿过连接管(4)并嵌套在样品管(6)中，所述细段的下端开口，所述细段外径为0.5毫米、内径为0.3毫米；碳纤维管(9)呈竖直状态固定于导热基座(14)上，碳纤维管(9)外嵌套有热屏蔽腔(11)，热屏蔽腔(11)内固定有一对分别位于碳纤维管(9)两侧的加热灯(10)，样品(8)位于所述样品管(6)的下段内底部，样品管(6)的下段插入并嵌套于碳纤维管(9)的内部中心位置，辐射热计(12)位于热屏蔽腔(11)内，并能够移动，碳纤维管(9)内中心位置附近具有温度计(13)，所述碳纤维管(9)内径为1.5毫米、外径为2.5毫米，所述碳纤维管(9)的中心位置的侧面具有一对水平方向的通孔，光源发射的光能够通过其中一个所述通孔照射到样品(8)上，样品(8)上发生散射的光能够通过另一个所述通孔离开碳纤维管(9)，并最终进入光谱仪；辐射热计(12)主要包括外屏蔽罩(12‑1)、内屏蔽罩(12‑2)、热吸收器(12‑3)、热感应器(12‑4)、金属片(12‑5)、加热器(12‑6)和隔热片(12‑7)，所述外屏蔽罩(12‑1)和内屏蔽罩(12‑2)均为一侧底面具有小孔的圆筒形，内屏蔽罩(12‑2)同轴地连接于外屏蔽罩(12‑1)内，热吸收器(12‑3)为圆筒形并通过隔热片(12‑7)与内屏蔽罩(12‑2)的一侧底面连接，热感应器(12‑4)位于热吸收器(12‑3)内部侧壁，热吸收器(12‑3)内部具有金属片(12‑5)和加热器(12‑6)，加热器(12‑6)固定于金属片(12‑5)的一面，光能够依次通过外屏蔽罩(12‑1)的小孔、内屏蔽罩(12‑2)的小孔和热感应器(12‑4)入射到金属片(12‑5)；辐射热计(12)控制电路主要包括电阻I(12‑8)、直流电源(12‑9)、可变电容(12‑10)、电阻II(12‑11)、电阻III(12‑12)、电阻IV(12‑13)、交流电源(12‑14)和锁相放大器(12‑15)，所述锁相放大器(12‑15)具有输入端和输出端，直流电源(12‑9)、电阻I(12‑8)和加热器(12‑6)循环连接并能够形成电流回路，所述直流电源(12‑9)具有信号端，能够根据输入的信号大小来控制直流电源(12‑9)输出电流的大小，所述电阻I(12‑8)阻值为1.0千欧，所述热感应器(12‑4)、电阻II(12‑11)、电阻III(12‑12)、电阻IV(12‑13)、锁相放大器(12‑15)和交流电源(12‑14)以惠斯通电桥形式连接，热感应器(12‑4)、电阻II(12‑12)、电阻III(12‑13)和电阻IV(12‑13)分别为惠斯通电桥的桥臂，惠斯通电桥的输出信号进入锁相放大器(12‑15)的输入端，锁相放大器(12‑15)的输出端与直流电源(12‑9)的信号端连接，可变电容(12‑10)与电阻II(12‑11)并联，可变电容范围为300pF至600pF，热感应器(12‑4)为热敏电阻，在20摄氏度时的电阻值为9.2千欧，电阻II(12‑11)和电阻IV(12‑13)的阻值均为10.0千欧，电阻II(12‑12)为可变电阻，电阻范围为8.0千欧至12.0千欧。