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专利号: 2020101159218
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种扫描探针显微镜狭小实验腔环境气氛精确控制装置,其特征在于:包括第一进气口(I1)、第二进气口(I2)、主气体管道(A1)、辅气体管道(A2)、加湿气体管道(A3)、气体循环管道(A4)、外置混合腔(20)、实验腔(25)和传感反馈系统,第一进气口(I1)通过主气体管道(A1)与外置混合腔(20)相连,第二进气口(I2)通过辅气体管道(A2)与外置混合腔(20)相连,辅气体管道(A2)在经过辅气体电磁换向阀(13)后单独分出一支加湿气体管道(A3),加湿气体管道(A3)另一端与外置混合腔(20)相连,气体循环管道(A4)一端与外置混合腔(20)相连,另一端与实验腔(25)相连,传感反馈系统连接外置混合腔(20)内部的气体浓度传感器(19),并控制主气体电磁换向阀(6)和辅气体电磁换向阀(13);所述气体循环管道(A4)包括气体循环第一开关阀(22)、气体循环第二开关阀(23)和气体循环隔膜泵(24),气体循环第一开关阀(22)位于气体循环第一管道上,气体循环第二开关阀(23)和气体循环隔膜泵(24)位于气体循环第二管道上,外置混合腔(20)和实验腔(25)通过气体循环第一管道和气体循环第二管道相连,气体循环隔膜泵(24)可以让两腔之间形成稳定的气体循环,同时也间接增大实验腔(25)的体积,通过监测控制外置混合腔(20)内部的环境气氛状态,可以间接控制实验腔(25)内部的环境气氛状态;

所述主气体管道(A1)包括依次由管道相连的主气体限流阀(5)、主气体电磁换向阀(6)、主气体单向阀(7)和主气体开关阀(8),主气体限流阀(5)用于控制主气体管道(A1)中气体的流量大小,主气体电磁换向阀(6)作为传感反馈系统的执行器,自动控制主气体管道(A1)中气体流动的通断,主气体单向阀(7)保证主气体管道(A1)中的气体从第一进气口(I1)流入外置混合腔(20),而不发生倒流,主气体开关阀(8)用于手动控制主气体管道(A1)中气体流动的通断,同时配合外置混合腔(20)抽取真空;

所述辅气体管道(A2)包括依次由管道相连的辅气体限流阀(12)、辅气体电磁换向阀(13)、辅气体单向阀(10)和辅气体开关阀(11),辅气体限流阀(12)用于控制辅气体管道(A2)内气体的流量大小,辅气体电磁换向阀(13)作为传感反馈系统的执行器,自动控制辅气体管道(A2)和加湿气体管道(A3)中气体流动的通断,辅气体单向阀(10)保证辅气体管道(A2)中的气体从第二进气口(I2)流入外置混合腔(20),而不发生倒流,辅气体开关阀(11)用于手动控制辅气体管道(A2)内气体流动的通断,同时配合外置混合腔(20)抽取真空,以及配合加湿气体开关阀(14),控制气体在辅气体管道(A2)或加湿气体管道(A3)中的流动方向;

所述加湿气体管道(A3)包括依次由管道相连的加湿气体开关阀(14)、加湿气体单向阀(15)、防倒吸集气瓶(16)、加湿集气瓶(17)和加湿气体开关阀(18),加湿气体管道(A3)与辅气体管道(A2)共用一个辅气体电磁换向阀(13),辅气体管道(A2)在经过辅气体电磁换向阀(13)后单独分出一支加湿气体管道(A3),之后依次连接加湿气体开关阀(14)、加湿气体单向阀(15)、防倒吸集气瓶(16)、加湿集气瓶(17)和湿气体开关阀(18),第一个加湿气体开关阀(14)配合辅气体开关阀(11),控制气体在加湿气体管道(A3)或辅气体管道(A2)中的流动方向,第二个加湿气体开关阀(18)与外置混合腔(20)相连,用于手动控制加湿气体管道(A3)中气体流动的通断,同时配合外置混合腔(20)抽取真空;

传感反馈系统包括气体浓度传感器(19)、单片机(9)、主气体电磁换向阀(6)和辅气体电磁换向阀(13),单片机(9)分别与主气体电磁换向阀(6)、辅气体电磁换向阀(13)和气体浓度传感器(19)电连接,气体浓度传感器(19)采集气体浓度,传递给单片机(9)进行分析,然后通过控制主气体电磁换向阀(6)和辅气体电磁换向阀(13)来调节气体的输入,形成闭环反馈控制,达到设定的气体组分和比例后自动保持。

2.根据权利要求1所述的一种扫描探针显微镜狭小实验腔环境气氛精确控制装置,其特征在于:所述外置混合腔(20)包括上腔盖(28)、下腔盖(30)、钢化玻璃管(29)、双头螺柱(32)和自锁螺母(36),外置混合腔(20)为三明治结构,上腔盖(28)和下腔盖(30)将钢化玻璃管(29)夹在中间,上腔盖(28)和下腔盖(30)与钢化玻璃管(29)之间采用硅胶密封垫进行密封,使外置混合腔(20)可以承受负压,上腔盖(28)和下腔盖(30)边缘上设有结构相同的通孔(31),双头螺柱(32)分别穿过位于上腔盖(28)和下腔盖(30)边缘上的通孔(31),通过自锁螺母(36)进行固定。

3.根据权利要求2所述的一种扫描探针显微镜狭小实验腔环境气氛精确控制装置,其特征在于:所述上腔盖(28)上设有管螺纹孔(33)和真空密封航空插头(35),管螺纹孔(33)用于连接外部管路,真空密封航空插头(35)内含有四根导线,与外部设备电连接,用于外置混合腔(20)内外部分的信号传输。

4.根据权利要求2所述的一种扫描探针显微镜狭小实验腔环境气氛精确控制装置,其特征在于:所述上腔盖(28)上设有备用航空插头位置(34),备用航空插头位置(34)用于外置混合腔(20)升级改造留用。

5.根据权利要求2所述的一种扫描探针显微镜狭小实验腔环境气氛精确控制装置,其特征在于:所述外置混合腔(20)外部设有真空泵(21),真空泵(21)通过管道与外置混合腔(20)相连,外置混合腔(20)上设有真空泵单向阀(27),真空泵单向阀(27)保证抽取真空时气体单向流通,同时在调节外置混合腔(20)内部的环境气氛时,保证腔内气体压力稳定。