一种超高真空腔体中残留液体样品的收集装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种超高真空腔体中残留液体样品的收集装置，包括液体束流阱上端

【技术实现步骤摘要】
一种超高真空腔体中残留液体样品的收集装置


[0001]本专利技术涉及一种超高真空腔体中残留液体样品的收集装置，用于利用软
X
射线进行液体流射方法的科学研究
。

技术介绍

[0002]电子结构动态和能量转移是分子键中液相功能材料研究的关键内容
。
软
X
射线谱仪被发现能通过氧
、
碳
、
氮等生命元素的
K
吸收边和铁
、
钴等过渡元素的
L
吸收边探测局部电子和几何结构
。
然而由于软
X
射线在空气中有强烈的吸收，因此，在软
X
射线光子能量范围实验需要超高的真空条件
。
一直以来利用软
X
射线进行原位条件下的基础研究面临的挑战是发展满足此要求的新实验工具
。
近些年，基于同步辐射的
X
射线吸收谱
、X
射线散射谱以及共振非弹性软
X
射线散射等软
X
射线光谱仪已经发展成研究液体样品和在常温常压环境条件下的溶液样品的多功能工具
【1】。
这些工具能克服研究液体样品的超高蒸汽压和实验超高真空度需求之间的冲突
。
对于在超高真空中进行液体样品实验，目前，有两种比较常用的方法：第一种是基于薄膜窗的方法
【2】
，其利用氮化硅等材料的薄膜腔将被研究的液体样品和超高真空环境分隔开
。
薄膜窗由两个中间开纽扣大小孔的小型金属铜块
、
密封圈和薄膜构成，其中一块铜块是用来固定密封圈，另一块铜块两边开孔用于连接传送样品的不锈钢管，不锈钢管另一端连接到真空腔体外的注射样品的薄膜泵上
。
薄膜窗的方法其优点是液体样品很接近热力学平衡，且液体样品的温度容易控制
。
但是这种方法不可以使用电子探测，而且液体样品的量会被光束与窗相互作用影响，从而使探测的光谱不能真实反应体液样品特性
。
同时，由于薄膜的吸收容易导致信号衰减以及薄膜的破裂容易导致腔体内压力风险快速增加
。
为此，人们发展了另一种液体束流射装置，液体束流射装置能有效避免薄膜窗遇到的问题
【3】
，尤其是适合利用强度较大的真空紫外光或
X
射线自由电子激光的研究
。
液体流射装置方法是利用高效液相色谱泵通过液体喷嘴注入超高真空腔体，液体样品经过液相色谱泵混合
、
脱气
、
温度控制等操作后，液体样品被注入液体喷嘴，液体喷嘴调整样品流率后，在样品腔体内形成稳定的层流区域，样品在层流区域与
X
射线相互作用，从而散射出较强的液体样品信号
。
相比薄膜窗的方法，液体流射装置方法能够获得更真实
、
更明显的样品信号，但是与基于薄膜窗方法不同，液体流射方法需要回收流过层流区的液体样品
。
[0003]参考文献：
[0004]【1】S.Myneni,Y.Luo,L.
‑
A.Naslund,M.Cavalleri,L.H.Ogasawara,A.Pelmenschikov,P.Wernet,P.C.Heske,Z.Hussain,L.G.M.Pettersson,A.Nilsson,J.Phys.:Condens.Matter 14(2002)L213.
[0005]【2】J.
‑
H.Guo,Y.Luo,A.Augustsson,J.
‑
E.Rubensson,C.H.H.Siegbahn,and J.Nordgren,Phys.Rev.Lett.89,137402(2002).
[0006]【3】K.R.Wilson,B.S.Rude,J.Smith,C.Cappa,D.T.Co,R.D.Schaller,M.Larsson,T.Catalano,R.J.Saykally,Rev.Sci.Instrum.75(2004)725.

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是：为了有效回收流过
X
射线作用区的液体样品，最大限度降低其对真空腔体的影响
。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是提供了一种超高真空腔体中残留液体样品的收集装置，其特征在于，包括液体束流阱上端
、
残留液体样品入射口
、
加热元件
、
热敏电阻
、
液体束流阱下端
、
标准真空法兰
、
闸板阀
、
竖直方向自由度调节装置
、
液体样品冷却罐
、
液氮输入口
、
氮气输出口
、
不锈钢管以及杜瓦罐；液体束流阱上端
、
液体束流阱下端
、
标准真空法兰
、
闸板阀
、
竖直方向自由度调节装置
、
液体样品冷却罐，沿残留液体样品流动方向依次设置，残留液体样品从残留液体样品入射口流入液体束流阱上端面，流经液体束流阱下端
、
标准真空法兰
、
闸板阀以及竖直方向自由度调节装置后，凝结到液体样品冷却罐，其中：
[0009]液体束流阱上端是为紫铜材质的顶角为直角的锥型结构件，残留液体样品入射口设于液体束流阱上端的顶角处；在液体束流阱上端设有热敏电阻以及加热元件，热敏电阻用于实时监测液体束流阱上端温度变化的热敏电阻，加热元件用于消除液体束流阱上端紫铜表面凝结的水汽，以防止残留液体样品入射口被凝结的过冷液滴所堵塞；
[0010]液体束流阱下端由不锈钢材料加工而成，液体束流阱下端通过其上部的刀刃形状结构与液体束流阱上端配合安装，通过液体束流阱下端上部的刀刃形状结构实现液体束流阱下端与液体束流阱上端之间的真空密封的同时，使得液体束流阱下端与液体束流阱下端之间形成足够的能够确保液体束流阱上端与液体束流阱下端二者之间有充分热退耦合作用的空间间隙；液体束流阱下端通过标准真空法兰
、
闸板阀以及竖直方向自由度调节装置连接到液体样品冷却罐上；
[0011]通过竖直自由度方向调节装置使液体束流阱上端在竖直方向独立移动；
[0012]液体样品冷却罐上设有液氮输入口以及氮气输出口，液氮输入口在竖直方向的高度远低于氮气输出口，液氮输入口通过不锈钢连管接到杜瓦罐上
。
[0013]优选地，有两个所述热敏电阻，且设于所述液体束流阱上端顶面外侧，两个所述热敏电阻分别位于所述残留液体样品入射口两端
。
[0014]优选地，所述加热元件设于所述液体束流阱上端顶面外侧
。
[0015]优选地，所述液体样品冷却罐是不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种超高真空腔体中残留液体样品的收集装置，其特征在于，包括液体束流阱上端
、
残留液体样品入射口
、
加热元件
、
热敏电阻
、
液体束流阱下端
、
标准真空法兰
、
闸板阀
、
竖直方向自由度调节装置
、
液体样品冷却罐
、
液氮输入口
、
氮气输出口
、
不锈钢管以及杜瓦罐；液体束流阱上端
、
液体束流阱下端
、
标准真空法兰
、
闸板阀
、
竖直方向自由度调节装置
、
液体样品冷却罐，沿残留液体样品流动方向依次设置，残留液体样品从残留液体样品入射口流入液体束流阱上端面，流经液体束流阱下端
、
标准真空法兰
、
闸板阀以及竖直方向自由度调节装置后，凝结到液体样品冷却罐，其中：液体束流阱上端是为紫铜材质的顶角为直角的锥型结构件，残留液体样品入射口设于液体束流阱上端的顶角处；在液体束流阱上端设有热敏电阻以及加热元件，热敏电阻用于实时监测液体束流阱上端温度变化的热敏电阻，加热元件用于消除液体束流阱上端紫铜表面凝结的水汽，以防止残留液体样品入射口被凝结的过冷液滴所堵塞；液体束流阱下端由不锈钢材料加工而成，液体束流阱下端通过其...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永宏，王铁军，赵永正，李儒新，
申请(专利权)人：上海科技大学，
类型：发明
国别省市：