[發(fā)明專利]用于磁驅(qū)動斜波壓縮中樣品初始溫度的降溫裝置及方法

有效

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• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107389455B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設計）人: 種濤;鄧順益;趙劍衡;王桂吉;吳剛;稅榮杰;胥超;馬驍;譚福利
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院流體物理研究所
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 王記明

本發(fā)明公開了用于磁驅(qū)動斜波壓縮中樣品初始溫度的降溫裝置及方法，包括加載區(qū)電極靶和探針工裝，所述加載區(qū)電極靶和探針工裝連接為一體后形成密閉氣室，還包括氮氣注入接頭、氮氣導出接頭和真空抽氣孔，所述氮氣注入接頭、氮氣導出接頭和真空抽氣孔分別與密閉氣室相通。本發(fā)明實現(xiàn)了一種可對磁驅(qū)動斜波壓縮實驗中樣品預設初始溫度進行降溫的方式的目的，同時解決了實驗中測試探針在低溫下凝結空氣中水汽而無法使用，影響實驗數(shù)據(jù)正常采集的問題。

技術領域

本發(fā)明涉及磁驅(qū)動斜波壓縮技術領域，具體涉及用于磁驅(qū)動斜波壓縮中樣品初始溫度的降溫裝置及方法。

背景技術

材料的相變、本構關系、狀態(tài)方程等動力學行為研究中，初始溫度T₀是重要參量。初始溫度的差異直接導致材料相變所需力學條件的差異，導致本構關系、狀態(tài)方程表達形式上的差異。為深入研究初始溫度對材料動力學行為的影響，通常需要在利用氣炮、磁驅(qū)動斜波加載技術等動態(tài)加載技術研究材料的動力學行為前，對樣品初始溫度狀態(tài)進行改變，使樣品區(qū)的溫度達到研究所需溫度。

相比氣炮加載技術，磁驅(qū)動斜波壓縮是近十幾年發(fā)展的新實驗加載技術，與之配套的預設樣品初始溫度技術還很少，降溫技術更是空白。

此外，由于磁驅(qū)動斜波壓縮實驗負載區(qū)在實驗過程中處于極端復雜的電磁環(huán)境中，故這里只能采用非接觸的光測手段。在低溫環(huán)境下，探針和樣品表面附近空氣中的水分子會凝結，阻擋測試激光的傳播，影響實驗數(shù)據(jù)的正常采集。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供用于磁驅(qū)動斜波壓縮中樣品初始溫度的降溫裝置及方法，實現(xiàn)一種可對磁驅(qū)動斜波壓縮實驗中樣品預設初始溫度進行降溫的方式的目的，同時解決實驗中測試探針在低溫下凝結空氣中水汽而無法使用，影響實驗數(shù)據(jù)正常采集的問題。

本發(fā)明通過下述技術方案實現(xiàn)：

用于磁驅(qū)動斜波壓縮中樣品初始溫度的降溫裝置，包括加載區(qū)電極靶和探針工裝，所述加載區(qū)電極靶和探針工裝連接為一體后形成密閉氣室，還包括氮氣注入接頭、氮氣導出接頭和真空抽氣孔，所述氮氣注入接頭、氮氣導出接頭和真空抽氣孔分別與密閉氣室相通。進一步的，針對磁驅(qū)動斜波壓縮實驗加載技術中的樣品初始溫度降溫技術空白的問題，本發(fā)明設計了一種降溫裝置，包括加載區(qū)電極靶和探針工裝，通過特制的加載區(qū)電極靶和探針工裝，使加載區(qū)電極靶與樣品，樣品與測試探針固定于所需位置；再通過往電極靶和探針工裝形成的密閉氣室內(nèi)注入壓縮氮氣，可達到對樣品降溫的目的。本發(fā)明還將密閉氣室與真空抽氣孔連接，通過真空泵，抽出加載區(qū)電極靶和探針工裝形成的密閉氣室內(nèi)的空氣，可避免測試探針由于低溫凝結空氣中的水汽而無法使用，影響實驗數(shù)據(jù)正常采集的問題。

在加載區(qū)電極靶上設置有軸向高度相同的柱體氣室和八面體氣室，所述柱體氣室位于八面體氣室的中心。進一步的，柱體氣室用于與真空抽氣孔連通，探針和樣品均位于柱體氣室內(nèi)部，利用真空抽氣泵與真空抽氣孔內(nèi)相通可將柱體氣室內(nèi)的空氣抽出，有效避免了探針和樣品表面附近空氣中的水分子會凝結，阻擋測試激光的傳播的問題。八面體氣室主要用于與氮氣注入接頭、氮氣導出接頭連接，通過氮氣注入接頭向八面體氣室與柱體氣室之間形成的密閉氣室內(nèi)注入持續(xù)氮氣，同時氮氣導出接頭持續(xù)導出氮氣，達到給柱體氣室降溫的目的，使得柱體氣室內(nèi)的樣品預設初始溫度達到目的溫度。

優(yōu)選的，所述柱體氣室和八面體氣室的頂端還開有密封圈槽。采用密封圈安裝在密封圈槽內(nèi)，可提高加載區(qū)電極靶和探針工裝連接后氣室的閉門性。

優(yōu)選的，在探針工裝上設置有探針固定柱，所述探針固定柱的頂端開有沉孔，所述沉孔的中心軸線與探針工裝的中心線重合，在探針工裝上還設置有真空抽氣孔、沉槽，所述真空抽氣孔的中心線與探針工裝的中心線相互平行，且真空抽氣孔、沉槽與探針固定柱形成一個“Z”字型抽真空通道。進一步的，探針固定柱用于固定探針離樣靶的距離和垂直度，真空抽氣孔通過沉槽與探針固定柱連接，探針固定柱與柱體氣室相通，真空抽氣孔、沉槽與探針固定柱形成一個“Z”字型抽真空通道。