[發明專利]一種用于超高真空加熱爐的測溫裝置和測溫方法

在審

• 申請號: 202110577131.6
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113176005A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 武穎;馬嚴
• 申請（專利權）人: 中國地震局地質研究所
• 主分類號: G01K7/02
• 分類號: G01K7/02;G01K1/14;G01K1/00;F27D11/02;F27D21/00
• 代理公司: 北京細軟智谷知識產權代理有限責任公司 11471
• 代理人: 劉業芳

本發明公開了一種用于超高真空加熱爐的測溫裝置和測溫方法，本發明的測溫裝置包括升降機構、測溫機構和信號采集機構，其中，所述升降機構能夠在豎直方向上進行升降運動，所述測溫機構與所述升降機構連接并基于所述升降機構的升降運動而在豎直方向上移動；所述測溫機構與內真空連通，所述測溫機構的測溫部件放置于所述內坩堝內并用于檢測所述內坩堝內的溫度；所述測溫部件還與所述信號采集機構連接，所述信號采集機構用于采集并顯示所述測溫部件采集到的信號。本發明測溫裝置所得的溫度數據可真實反映出內坩堝內部的溫度；通過測得內坩堝內不同高度處的溫度數據，還可得到內坩堝內的溫度場分布，反映出內坩堝內部垂直方向上的實際溫度分布。

技術領域

本發明涉及超高真空加熱爐的溫度監測技術領域，尤其涉及一種用于超高真空加熱爐的測溫裝置和測溫方法。

背景技術

超高真空加熱爐與質譜儀聯用，可用于測量樣品中的稀有氣體。圖1示出了現有超高真空加熱爐的結構示意圖。如圖1所示，超高真空加熱爐的加熱元件是一個包裹在鉭坩堝1周圍的電阻負載2，電阻負載2的材料為石墨，電阻負載2由一個低壓大電流變壓器供電升溫，溫度可從室溫升至1800℃。鉭坩堝1也稱為外坩堝。外坩堝的外壁與石墨電阻負載2之間形成真空結構，稱為外真空。外坩堝內放入鉭鉬材料制作而成的，直徑為17mm，壁厚為1mm，底部密封的圓筒狀坩堝。外坩堝內的圓筒狀坩堝也稱為內坩堝。內坩堝的外壁與外坩堝之間形成真空結構，稱為內真空。內真空和外真空通過法蘭盤上金屬墊圈進行隔離，內真空為超高真空，具體為10^-7-10^-9Torr；外真空為高真空，具體為10^-6-10^-7Torr。此種超高真空加熱爐結構稱為雙真空結構。

在進行實驗時，將安放于超高真空加熱爐上方玻璃樹形結構3內的樣品投入正下方加熱爐內的內坩堝中。外坩堝外的石墨電阻負載2在外部控制下指定輸出功率或目標溫度來實現升溫，真空中通過熱輻射將外部熱量傳遞給內坩堝中的樣品。實驗過程中，現有技術通過測量鉭坩堝1底部的溫度來監測內坩堝內部的溫度。隨著溫度的升高，樣品中的氣體析出，進入純化系統和磁性質譜儀，進而完成對稀有氣體的測量工作。

申請人發現，現有技術中用于超高真空加熱爐的測溫裝置至少存在如下缺陷：(1)現有技術中用于超高真空加熱爐的測溫裝置為設置于超高真空爐的外部的第一熱電偶4，通過第一熱電偶4無限接近鉭坩堝1的底部(不可直接接觸，直接接觸會影響第一熱電偶4測量)來反映鉭坩堝1底部的實時溫度，因此，第一熱電偶4測得的溫度實際為鉭坩堝1底部的溫度，與內坩堝內部的實際溫度存在差異，并不能真實反映出內坩堝內部的溫度；(2)在進行實驗時，玻璃樹形結構3內放置多個樣品，但是每次測量時，只能向內坩堝內投入一個樣品，因此多個樣品并不都位于內坩堝的底部，越晚投入的樣品在內坩堝內分布的位置越高，而由于現有技術中第一熱電偶4的位置固定，無法移動，測量的溫度始終為鉭坩堝1底部的溫度，并不能真實反映出內坩堝內部垂直方向上的實際溫度分布；(3)第一熱電偶4采用的是鎢錸熱電偶，但該種熱電偶在溫度低于600℃的情況下，溫度的線性度較差，準確度較低。

因此，對現有技術中的測溫裝置進行改進，提供一種可真實反映內坩堝內部垂直方向上溫度分布的測溫裝置成為本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的其中一個目的是提出一種用于超高真空加熱爐的測溫裝置和測溫方法，解決了現有技術中熱電偶測得的溫度與內坩堝內部的實際溫度存在差異以及現有技術中熱電偶測得的溫度并不能真實反映出內坩堝內部垂直方向上的實際溫度分布的技術問題。本發明優選技術方案所能產生的諸多技術效果詳見下文闡述。

為實現上述目的，本發明提供了以下技術方案：