一种均匀加热内置样品池的超声分子束脉冲阀制造技术

本实用新型专利技术属于一种脉冲阀技术领域，具体涉及一种均匀加热内置样品池的超声分子束脉冲阀。本实用新型专利技术包括进气口、载气连接口、阀体和真空法兰；所述载气连接口、阀体以及真空法兰依次密封连接，阀体的外壁设有电磁线圈，真空法兰内设有样品池；所述样品池为圆柱形结构，样品池的底端突出真空法兰一段，突出部分的外壁自下至上缠绕有若干圈加热丝，样品池外壁的下沿设有凸形边沿，样品池壁体的底端设有细长孔洞，细长孔洞内安装有热电偶温度传感器，热电偶温度传感器电性连接有温控系统，温控系统与加热丝电性连接。本实用新型专利技术防止样品分子凝结堵塞、能够获得更好的光谱分辨率。能够获得更好的光谱分辨率。能够获得更好的光谱分辨率。

【技术实现步骤摘要】
一种均匀加热内置样品池的超声分子束脉冲阀


[0001]本技术属于一种脉冲阀
，具体涉及一种均匀加热内置样品池的超声分子束脉冲阀。

技术介绍

[0002]在原子和分子的高分辨率激光光谱学的相关研究和实际应用中，为了最大程度地减少多普勒效应对谱线的加宽，提高光谱分辨率，通常需要把样品加热气化后由载气（通常为He、Ne、Ar、氪等惰性气体或氮气）经过脉冲阀在真空室中绝热膨胀形成超声分子（或原子）束进行测量。目前市售的脉冲阀不包含有样品池，使用时需要自行设计样品池与脉冲阀经过载气连接口相连，为了获得充分的样品分子蒸汽压或单位体积的样品分子数密度，这种方法需要加热样品池和整个脉冲阀，加热整个脉冲阀的目的是防止样品分子通过脉冲阀时凝结降低分子数密度和堵塞脉冲阀出射孔。但是由于脉冲阀和样品池连接后的整体形状的粗细大小等方面不规则和不均匀，导致加热器的形状不可能规则，加热器的体积较大，耗能较多，加热温度不均匀，往往在脉冲阀出射孔附近易于凝结堵塞。
[0003]中国专利技术专利CN201811479836.9公开了一种抗腐蚀耐高温内置样品池的超声分子束脉冲阀；解决了目前脉冲阀无法将样品加热到200oC以上以提高样品分子浓度获得更好测量信噪比问题，解决了碱金属等样品对橡胶部件具有腐蚀作用问题；本脉冲阀包括进气口、阀盖和阀体，阀体的外周设有电磁线圈，阀盖与阀体的上端相连，阀体下侧与真空法兰密封连接，真空法兰的中部设有样品池，样品池的四周利用密封铜圈与阀体密封，样品池的底部设有气体出射孔，气体出射孔的内部由开关顶针密封，载气由进气口进入，在电磁线圈的作用下，开关顶针可以上下运动，开闭气体出射孔，在气体出射孔打开的瞬间，载气夹带着样品池内样品挥发的饱和蒸气通过气体出射孔绝热膨胀进入高真空形成超声分子束，但是其样品温度在样品池空间内分布不均匀，导致出射分子速率分布范围较宽，进而引起测量的分子光谱线宽较宽。

技术实现思路

[0004]本技术要解决上述问题，提供了一种防止样品分子凝结堵塞、能够获得更好的光谱分辨率的均匀加热内置样品池的超声分子束脉冲阀。
[0005]本技术采用如下的技术方案实现：一种均匀加热内置样品池的超声分子束脉冲阀，包括进气口、载气连接口、阀体和真空法兰；所述载气连接口、阀体以及真空法兰依次密封连接，阀体的外壁设有电磁线圈，真空法兰内设有样品池，样品池的底部设有气体出射孔，气体出射孔的顶部密封连接有开关顶针；所述样品池为圆柱形结构，样品池的底端突出真空法兰一段，突出部分的外壁自下至上缠绕有若干圈加热丝，样品池外壁的下沿设有凸形边沿，样品池壁体的底端设有细长孔洞，细长孔洞内安装有热电偶温度传感器，热电偶温度传感器电性连接有温控系统，温控系统与加热丝电线连接。
[0006]进一步的，所述样品池的底部设有连通至外部的气体出射孔，气体出射孔的顶部
密封连接有开关顶针，样品池底部靠近开关顶针的位置设有U形槽，U形槽底部的弧形与开关顶针底端的弧形相适应。
[0007]进一步的，所述电磁线圈外设有线圈保护罩，线圈保护罩与阀体通过线圈罩螺丝连接，电磁线圈与电源导线连接。
[0008]进一步的，所述样品池通过密封铜圈与阀体密封连接。
[0009]进一步的，所述载气连接口通过O型密封圈与所述阀体密封连接。
[0010]进一步的，所述加热丝上设有不锈钢保护外皮和氧化镁绝缘层，加热丝的内芯和外皮之间通过氧化镁绝缘。
[0011]进一步的，所述开关顶针的材质为不锈钢或耐高温塑料。
[0012]进一步的，所述阀体内设有主弹簧、铁芯、缓冲弹簧和挡片，主弹簧的两端分别与载气连接口的底端和开关顶针的顶端接触，铁芯将主弹簧和开关顶针的头部包围，铁芯底部的外壁设有台阶面，台阶面上套设有缓冲弹簧，缓冲弹簧的底端与挡片连接，铁芯上开有第一通气孔，挡片上开有与样品池连通的第二通气孔。
[0013]进一步的，所述阀体与电磁线圈通过法兰螺母可拆卸连接；所述阀体与挡片通过挡片固定螺丝可拆卸连接。
[0014]本技术相比现有技术的有益效果：
[0015]1.本申请的样品池外壁自上至下绕有多圈加热丝，样品池的外壁粗细均匀，易于缠绕和更换加热丝，使得样品温度在样品池空间内分布更加均匀和一致，分子绝热膨胀冷却后的动能分布更加集中，有利于减小测量光谱的线宽，提高光谱分辨率；另外还设有热电偶温度传感器，热电偶温度传感器和加热丝与温控系统连接，可以实时监控和自动控制，并使温度测量更精准，温度控制更高效地控制样品池的温度，控温范围大，可以适用于不同分子样品的加热需求（因为不同分子需要加热到不同的温度，以便分子束中包含足够的样品分子数密度，提高测量信噪比），应用范围广泛；
[0016]2.本申请的真空法兰内设有样品池，并设在脉冲阀内部气体出射孔附近，其只加热脉冲阀的样品池部分，不加热脉冲阀的其余部分，大幅度减少了所需加热的体积，节省了材料，减少了耗能；样品池底部设计有气体出射孔和U形槽，两者配合避免了样品分子通过更长的路径导致分子数密度的降低和样品分子的凝结及气道的堵塞；
[0017]3.本申请的样品池外下侧设有凸形边沿，可以有效防止加热丝滑落；
[0018]4.本申请的开关顶针采用不锈钢材质或耐高温材料，取代了目前市售脉冲阀的聚四氟乙烯，允许样品加热到200℃以上（甚至可达280℃），适用于腐蚀性样品的测量。
附图说明
[0019]图1为本技术的结构示意图；
[0020]图2为脉冲阀的底部示意图；
[0021]图中：1
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进气口，2
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载气连接口，3
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电源导线，4
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O型密封圈，5
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线圈保护罩，6
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阀体，7
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电磁线圈，8
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主弹簧，9
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铁芯，10
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线圈罩螺丝，11
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法兰螺母，12
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第一通气孔，13
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挡片固定螺丝，14
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缓冲弹簧，15
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挡片，16
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密封铜圈，17
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真空法兰，18
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开关顶针，19
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加热丝，20
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热电偶测温插孔，21
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样品池，22
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气体出射孔，23
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第二通气孔，24
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凸形边沿，25
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过线槽，26
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U形槽。
具体实施方式
[0022]以下由特定的具体实施例说明本技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点及功效。
[0023]须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种均匀加热内置样品池的超声分子束脉冲阀，包括进气口（1）、载气连接口（2）、阀体（6）和真空法兰（17）；所述载气连接口（2）、阀体（6）以及真空法兰（17）依次密封连接，阀体（6）的外壁设有电磁线圈（7），真空法兰（17）内设有样品池（21），样品池（21）的底部设有气体出射孔（22），气体出射孔（22）的顶部密封连接有开关顶针（18）；其特征在于：所述样品池（21）为圆柱形结构，样品池（21）的底端突出真空法兰（17）一段，突出部分的外壁自下至上缠绕有若干圈加热丝（19），样品池（21）外壁的下沿设有凸形边沿（24），样品池（21）壁体的底端设有细长孔洞（20），细长孔洞（20）内安装有热电偶温度传感器，热电偶温度传感器电性连接有温控系统，温控系统与加热丝（19）电性连接。2.根据权利要求1所述的一种均匀加热内置样品池的超声分子束脉冲阀，其特征在于：所述样品池（21）的底部设有连通至外部的气体出射孔（22），气体出射孔（22）的顶部密封连接有开关顶针（18），样品池（21）底部靠近开关顶针（18）的位置设有U形槽（26），U形槽（26）底部的弧形与开关顶针（18）底端的弧形相适应。3.根据权利要求1或2所述的一种均匀加热内置样品池的超声分子束脉冲阀，其特征在于：所述电磁线圈（7）外设有线圈保护罩（5），线圈保护罩（5）与阀体（6）通过线圈罩螺丝（10）连接，电磁线圈（7）与电源导线（3）连接。4.根据权利要求3所述的一种均匀加热...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昌勇，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：新型
国别省市：