[發明專利]快速變溫小型恒溫樣品池

無效

• 申請號: 200810037840.X
• 申請日: 2008-05-22
• 公開（公告）號: CN101281121A
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發明（設計）人: 牟永鵬;黃梅珍;黃晉卿;王瑗
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N21/03
• 分類號: G01N21/03;G01N21/09;B01L7/02
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 毛翠瑩

技術領域

本發明涉及一種快速變溫小型恒溫樣品池，是一種能在一定溫度范圍內，將液體試樣精確而快速地達到并穩定在設定溫度的裝置。屬于分析儀器設備技術領域。

背景技術

在已有技術中，一般的樣品溶液恒溫裝置是獨立在儀器主體部分之外的水(或油)浴裝置，一般包括恒溫水浴箱、水泵等。其工作過程包括兩步：一、水浴溶液在恒溫水浴箱內被加熱或制冷一段時間，當達到充分的熱平衡狀態后，將水浴溶液注入樣品池或比色皿的周圍，一般是在樣品池周圍制作密封水槽，以便水浴溶液可以在樣品池周圍流動以進行熱交換。二、水浴溶液和樣品池再進行充分的熱交換，從而使得樣品池內的試液也達到設定的溫度。這種傳統的方法存在著三個明顯的不足：

首先，其很難達到分析儀器所需要的高精度恒溫要求。采用恒溫裝置的目的是使被測溶液試樣達到某設定溫度，在傳統水(或油)浴恒溫系統中，與溫度傳感檢測元件直接接觸的對象是用作熱交換的水(或油)，即感溫元件檢測的是水的溫度而不是被測試樣的溫度，當發現溫度到達設定值之后，系統就通過溫度控制電路停止對水浴中水的加熱/制冷操作。由于水浴使用的水量較大，同時水的比熱容也較大，從而水浴中水的熱惰性較大，因此，系統對水浴中水的溫度控制只有在一段較長的時間之后才是精確的，而在實際使用中一般并不等待很長的時間，這就導致了水浴溶液的溫度和設定的溫度之間存在差異。同時，系統沒有直接測量樣品溶液的溫度，對水和樣品溶液之間的熱交換過程完全不了解，使用者并不知道在其測量時水和樣品之間是否有了充分的熱交換。因此，其恒溫只能保證水浴中的水是恒溫的，因此，這種設計只能在對溫度精度要求不高，要求溫度在較長時間內不變化的情況下使用。

其次，在使用過程中，要使大量的水達到一個穩定的溫度，期間需要加熱大量水并使其達到充分的熱平衡，這是一個漫長的過程。而為了使樣品溶液和水進行充分的熱交換，更需要等待很長的時間。因此，如果要得到精確的溫度，實驗中大部分的時間都將浪費在等待充分的熱交換。因此，這種設計只能在溫度變化要求速度慢的情況下使用，如若要求在短時間內測量不同溫度下的樣品溶液，這種設計就無法達到要求。

再次，傳統的設計需要在主體測試系統外部配置恒溫水浴箱以及水泵等附件，系統結構復雜，占用體積大，使用時連接部件多，不適合分析儀器現場測量的要求。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種快速變溫小型恒溫樣品池，不僅能較高精度的保持樣品溶液在恒溫狀態，并且能快速度、大范圍的改變樣品溶液的溫度，同時結構緊湊，能嵌入現有分析儀器內部以滿足尤其是現場測量的使用需要。

為實現上述目的，本發明設計了一種具有中空容腔的金屬樣品池，金屬部分(使用導熱良好的金屬介質如鋁、銅等)代替傳統的水浴溶液作為試樣溶液的熱接觸材料與環境，用半導體加熱/制冷設備(帕爾貼元件)代替傳統的加熱設備，同時加上一個微型電磁攪拌裝置以達到更快速、更均勻的熱傳導效果。

本發明提供的快速變溫小型恒溫樣品池具體結構為：

樣品池主體由金屬材料制作，外形是長方體，中央開有長方體或圓柱體形狀的孔形成樣品腔，樣品腔的大小可以參照常規比色皿設計成10mm×10mm，保證10mm的光程，也可以根據測量要求設計成長方體、圓柱體或多面體形狀和其它尺寸，在樣品腔內壁涂覆導熱良好的化學惰性材料(如聚四氟乙烯復合材料)；為了滿足通光的要求，在樣品腔外部的金屬殼上沿著樣品腔的通光方向開有通光孔，在通光孔處裝嵌石英、玻璃或有機玻璃等透光材料，構成光路通道；金屬殼的兩個非通光側面上各粘貼一片帕爾貼溫度控制元件；樣品腔的底面開有小凹槽，槽內放置表面涂覆化學惰性材料的溫度傳感器。金屬殼除通光孔及粘貼有帕爾貼溫度控制元件的其余外部區域貼有絕熱外框，絕熱外框上部有密封蓋，絕熱外框底部與金屬底座相連。金屬底座中心固定一個微型電機，微型電機的轉軸上安裝有螺旋葉片，葉片的邊緣安裝磁鐵，攪拌磁子置于樣品腔內底部。攪拌磁子的表面也涂覆化學惰性材料。