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专利名称：一种减振零蒸发波谱仪

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202210564983.6

专利申请（专利权）人：合肥工业大学
权利人地址：安徽省合肥市屯溪路193号

专利发明（设计）人：唐晓世,訾斌,许春雷

专利摘要：本发明公开了一种减振零蒸发波谱仪，包括：外壳体，所述外壳体的内部中间位置设置有支撑筒，所述支撑筒的外圈处安装有磁体内筒，磁体内筒位于外壳体内，外壳体上安装有GM制冷机，GM制冷机的下端设置有一级冷头和二级冷头，所述GM制冷机下端与磁体内筒之间通过连接组件连接，连接组件阻挡在GM制冷机与磁体内筒之间；GM制冷机与磁体内筒之间不直接接触，GM制冷机通过与一个氦气腔的活塞压力连接，氦气腔与磁体内筒之间采用带波纹管的脉动热管进行热量循环，极大的降低了制冷机的振动对磁体的影响。同时通过对制冷机设置独立的腔体，可以保证在更换制冷机时不需要破坏内部磁体真空实现零蒸发。

主权利要求：
1.一种减振零蒸发波谱仪，其特征在于，包括：
外壳体(1)，所述外壳体(1)的内部中间位置设置有支撑筒(3)，所述支撑筒(3)的外圈处安装有磁体内筒(2)，磁体内筒(2)位于外壳体(1)内，外壳体(1)上安装有GM制冷机(4)，GM制冷机(4)的下端设置有一级冷头(13)和二级冷头(14)，所述GM制冷机(4)下端与磁体内筒(2)之间通过连接组件连接，连接组件阻挡在GM制冷机(4)与磁体内筒(2)之间；
所述连接组件包括弹片波纹管(10)、氦基脉动热管(11)，所述二级冷头(14)的底部设置有氦气腔(9)，二级冷头(14)与氦气腔(9)之间保持预压接触，所述弹片波纹管(10)、氦基脉动热管(11)设置于氦气腔(9)的下方，所述弹片波纹管(10)和氦基脉动热管(11)电子束焊在一起，弹片波纹管(10)和氦基脉动热管(11)组成首尾串联结构，氦基脉动热管(11)通过磁体内筒(2)的内部，弹片波纹管(10)通过氦气腔(9)的内部，且弹片波纹管(10)与氦气腔(9)之间固定。
2.根据权利要求1所述的一种减振零蒸发波谱仪，其特征在于：所述氦基脉动热管(11)通过磁体内筒(2)内部的一端采用螺旋绕制的方式固定在磁体内筒(2)的侧壁。
3.根据权利要求1所述的一种减振零蒸发波谱仪，其特征在于：所述外壳体(1)的内部设置有冷屏(7)，所述外壳体(1)中设置有用于保持一级冷头(13)与冷屏(7)之间贴合的保持组件。
4.根据权利要求3所述的一种减振零蒸发波谱仪，其特征在于：所述保持组件包括设置于冷屏(7)上的弹簧螺母(6)，所述一级冷头(13)的外圈钎焊固定有一级冷头连接板(12)，弹簧螺母(6)拉持一级冷头连接板(12)的一端而使一级冷头(13)与冷屏(7)贴合。
5.根据权利要求1所述的一种减振零蒸发波谱仪，其特征在于：所述支撑筒(3)呈圆筒状结构，支撑筒(3)从外壳体(1)的中部穿过。
6.根据权利要求5所述的一种减振零蒸发波谱仪，其特征在于：所述支撑筒(3)的底部外圈固定焊接有密封板，外壳体(1)的底部开口，密封板作为外壳体(1)的底面，外壳体(1)的下端外圈处固定焊接有环形连接板，环形连接板与密封板之间通过螺钉固定。
7.根据权利要求6所述的一种减振零蒸发波谱仪，其特征在于：所述环形连接板和密封板之间保持密封。
8.根据权利要求1所述的一种减振零蒸发波谱仪，其特征在于：所述氦气腔(9)的上端通过螺栓连接有双层波纹管(5)，双层波纹管(5)与氦气腔(9)之间组成一个独立于磁体内筒(2)的真空腔体。
9.根据权利要求1所述的一种减振零蒸发波谱仪，其特征在于：所述磁体内筒(2)在发热过程中，热量通过氦基脉动热管(11)热端的相变将热量蒸发至氦气腔(9)进行吸热，再冷凝返回热端。
10.根据权利要求1所述的一种减振零蒸发波谱仪，其特征在于：所述氦气腔(9)的上方设置有活塞(8)，所述二级冷头(14)与氦气腔(9)通过活塞(8)预压接触。 说明书 : 一种减振零蒸发波谱仪技术领域[0001] 本发明涉及波谱仪技术领域，具体涉及一种减振零蒸发波谱仪。背景技术[0002] 随着开云优惠体育网页版入口的发展,小型化和便携转运等性能成为核磁共振波谱仪主要的发展方向。目前，核磁共振波谱仪生产厂家比较集中，售价最低数百万起步，再加上体积庞大，且多用于实验室高校，严重限制波谱仪在工业检测等领域的使用，不利于工业推广。限制核磁共振波谱仪的体积和成本的一个重要因素就是怎样维持真空腔体内的热漏量做到最小甚至零热漏同时将零蒸发结构做到最。车牟ㄆ滓强悸侨嚷，需要定期补充液氮和液氦，当前新型波谱仪开始采用带GM制冷机的零蒸发系统避免了定期加注液氮和液氦的繁琐工作。与此同时，当前生产的核磁共振波谱仪，制冷机的振动会传递到磁体上，通过磁体的振动影响探头的灵敏度提升。[0003] 但是，制冷机由于存在密封等损耗部件，每两年左右需要拆卸下来进行更换。由于现有制冷机均和液氦腔体连接，因此拆除制冷机时整个波谱仪系统需要停止工作同时大量的液氦被蒸发浪费，等更换完制冷机后，波谱仪系统还需要重新补充大量液氦，同时内部磁体需要重新励磁。与此同时，制冷机在低温工作时产生的振动会传导到内部磁体上，影响波谱仪测量精度和寿命。[0004] 为此我们提供一种减振零蒸发波谱仪解决上述问题。发明内容[0005] 针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种减振零蒸发波谱仪，包括：[0006] 外壳体，所述外壳体的内部中间位置设置有支撑筒，所述支撑筒的外圈处安装有磁体内筒，磁体内筒位于外壳体内，外壳体上安装有GM制冷机，GM制冷机的下端设置有一级冷头和二级冷头，所述GM制冷机下端与磁体内筒之间通过连接组件连接，连接组件阻挡在GM制冷机与磁体内筒之间；[0007] 所述连接组件包括弹片波纹管、氦基脉动热管，所述二级冷头的底部设置有氦气腔，二级冷头与氦气腔之间保持预压接触，所述弹片波纹管、氦基脉动热管设置于氦气腔的下方，所述弹片波纹管和氦基脉动热管电子束焊在一起，弹片波纹管和氦基脉动热管组成首尾串联结构，氦基脉动热管通过磁体内筒的内部，弹片波纹管通过氦气腔的内部，且弹片波纹管与氦气腔之间固定。[0008] 作为上述方案的进一步优化，所述氦基脉动热管通过磁体内筒内部的一端采用螺旋绕制的方式固定在磁体内筒的侧壁。[0009] 本发明中，磁体内筒与GM制冷机之间不直接接触，GM制冷机通过氦气腔、活塞与二级冷头连接，中间保持预压接触，当氦基脉动热管中热量变化时，会导致和氦基脉动热管相连的氦气腔压力变化，然后氦气腔的体积也产生相应变化，由于GM制冷机上的二级冷头与活塞保持预压接触，所以整个过程两者会一直保持紧密接触，同时氦气腔内的压力信号会反馈给GM制冷机外部的控制系统，相应调节GM制冷机的冷量功率。[0010] 作为上述方案的进一步优化，所述外壳体的内部设置有冷屏，所述外壳体中设置有用于保持一级冷头与冷屏之间贴合的保持组件。[0011] 其中，使用带双层波纹管的氦基脉动热管让热量循环，带走磁体内筒内的热量，同时通过双层波纹管段吸收GM制冷机产生的振动和变形，解决工程应用中GM制冷机上二级冷头和一级冷头振动影响磁体工作稳定性和灵敏度的现象。[0012] 作为上述方案的进一步优化，所述保持组件包括设置于冷屏上的弹簧螺母，所述一级冷头的外圈钎焊固定有一级冷头连接板，弹簧螺母拉持一级冷头连接板的一端而使一级冷头与冷屏贴合。[0013] 一级冷头、二级冷头通过活塞形成独立的真空腔体，当磁体内筒需要维修或者更换易损部件时，不需要破坏GM制冷机的真空，即可更换GM制冷机。[0014] 作为上述方案的进一步优化，所述支撑筒呈圆筒状结构，支撑筒从外壳体的中部穿过。[0015] 作为上述方案的进一步优化，所述支撑筒的底部外圈固定焊接有密封板，外壳体的底部开口，密封板作为外壳体的底面，外壳体的下端外圈处固定焊接有环形连接板，环形连接板与密封板之间通过螺钉固定。[0016] 作为上述方案的进一步优化，所述环形连接板和密封板之间保持密封。[0017] 一级冷头连接板与一级冷头连接板采用钎焊的方式连接为一体，通过弹簧螺母与冷屏、导冷板进行连接，在降温过程中由于温度急剧下降GM制冷机的一级冷头、二级冷头产生收缩时，弹簧螺母上的预紧力开始工作使得一级冷头、二级冷头贴合紧密，二级冷头和氦气腔的活塞保持预压接触，当氦基脉动热管中的热量变化时，会导致和氦基脉动热管相连的氦气腔压力变化，然后氦气腔体积也产生相应变化，所以整个过程两者会一直保持紧密接触。[0018] 作为上述方案的进一步优化，所述氦气腔的上端通过螺栓连接有双层波纹管，双层波纹管与氦气腔之间组成一个独立于磁体内筒的真空腔体。[0019] GM制冷机与磁体内筒之间不直接接触，GM制冷机通过与一个氦气腔的活塞压力连接，氦气腔与磁体内筒之间采用带波纹管的脉动热管进行热量循环，极大的降低了制冷机的振动对磁体的影响。同时通过对制冷机设置独立的腔体，可以保证在更换制冷机时不需要破坏内部磁体真空实现零蒸发。[0020] 作为上述方案的进一步优化，所述磁体内筒在发热过程中，热量通过氦基脉动热管热端的相变将热量蒸发至氦气腔进行吸热，再冷凝返回热端。[0021] 作为上述方案的进一步优化，所述氦气腔的上方设置有活塞，所述二级冷头与氦气腔通过活塞预压接触。[0022] 本发明的一种减振零蒸发波谱仪，具备如下有益效果：[0023] 本发明的一种减振零蒸发波谱仪，GM制冷机与磁体内筒之间不直接接触，GM制冷机通过与一个氦气腔的活塞压力连接，氦气腔与磁体内筒之间采用带波纹管的脉动热管进行热量循环，极大的降低了制冷机的振动对磁体的影响。同时通过对制冷机设置独立的腔体，可以保证在更换制冷机时不需要破坏内部磁体真空实现零蒸发；[0024] 本发明的一种减振零蒸发波谱仪，磁体内筒与GM制冷机之间不直接接触，GM制冷机通过氦气腔、活塞与二级冷头连接，中间保持预压接触，当氦基脉动热管中热量变化时，会导致和氦基脉动热管相连的氦气腔压力变化，然后氦气腔的体积也产生相应变化，由于GM制冷机上的二级冷头与活塞保持预压接触，所以整个过程两者会一直保持紧密接触，同时氦气腔内的压力信号会反馈给GM制冷机外部的控制系统，相应调节GM制冷机的冷量功率；[0025] 本发明的一种减振零蒸发波谱仪，使用带双层波纹管的氦基脉动热管让热量循环，带走磁体内筒内的热量，同时通过双层波纹管段吸收GM制冷机产生的振动和变形，解决工程应用中GM制冷机上二级冷头和一级冷头振动影响磁体工作稳定性和灵敏度的现象。[0026] 参照后文的说明与附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式，应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制，在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。附图说明[0027] 图1为本发明的结构示意图。[0028] 图中：外壳体1、磁体内筒2、支撑筒3、GM制冷机4、双层波纹管5、弹簧螺母6、冷屏7、活塞8、氦气腔9、弹片波纹管10、氦基脉动热管11、一级冷头连接板12、一级冷头13、二级冷头14。具体实施方式[0029] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。[0030] 需要说明的是，当元件被称为“设置于、设有”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件，当一个元件被认为是“连接、相连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件，“固连”为固定连接的含义，固定连接的方式有很多种，不作为本文的保护范围，本文中所使用的术语“垂直的”“水平的”“左”“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。[0031] 除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在限制本发明，本文中所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合；[0032] 请参阅说明书附图1，本发明提供一种技术方案：一种减振零蒸发波谱仪，包括：[0033] 外壳体1，外壳体1的内部中间位置设置有支撑筒3，支撑筒3的外圈处安装有磁体内筒2，磁体内筒2位于外壳体1内，外壳体1上安装有GM制冷机4，GM制冷机4的下端设置有一级冷头13和二级冷头14，GM制冷机4下端与磁体内筒2之间通过连接组件连接，连接组件阻挡在GM制冷机4与磁体内筒2之间；[0034] 连接组件包括弹片波纹管10、氦基脉动热管11，二级冷头14的底部设置有氦气腔9，二级冷头14与氦气腔9之间保持预压接触，弹片波纹管10、氦基脉动热管11设置于氦气腔9的下方，弹片波纹管10和氦基脉动热管11电子束焊在一起，弹片波纹管10和氦基脉动热管11组成首尾串联结构，氦基脉动热管11通过磁体内筒2的内部，弹片波纹管10通过氦气腔9的内部，且弹片波纹管10与氦气腔9之间固定。[0035] 氦基脉动热管11通过磁体内筒2内部的一端采用螺旋绕制的方式固定在磁体内筒2的侧壁。[0036] 本发明中，磁体内筒与GM制冷机之间不直接接触，GM制冷机通过氦气腔、活塞与二级冷头连接，中间保持预压接触，当氦基脉动热管中热量变化时，会导致和氦基脉动热管相连的氦气腔压力变化，然后氦气腔的体积也产生相应变化，由于GM制冷机上的二级冷头与活塞保持预压接触，所以整个过程两者会一直保持紧密接触，同时氦气腔内的压力信号会反馈给GM制冷机外部的控制系统，相应调节GM制冷机的冷量功率。[0037] 外壳体1的内部设置有冷屏7，外壳体1中设置有用于保持一级冷头13与冷屏7之间贴合的保持组件。[0038] 其中，使用带双层波纹管的氦基脉动热管让热量循环，带走磁体内筒内的热量，同时通过双层波纹管段吸收GM制冷机产生的振动和变形，解决工程应用中GM制冷机上二级冷头和一级冷头振动影响磁体工作稳定性和灵敏度的现象。[0039] 保持组件包括设置于冷屏7上的弹簧螺母6，一级冷头13的外圈钎焊固定有一级冷头连接板12，弹簧螺母6拉持一级冷头连接板12的一端而使一级冷头13与冷屏7贴合。[0040] 一级冷头、二级冷头通过活塞形成独立的真空腔体，当磁体内筒需要维修或者更换易损部件时，不需要破坏GM制冷机的真空，即可更换GM制冷机。[0041] 支撑筒3呈圆筒状结构，支撑筒3从外壳体1的中部穿过。[0042] 支撑筒3的底部外圈固定焊接有密封板，外壳体1的底部开口，密封板作为外壳体1的底面，外壳体1的下端外圈处固定焊接有环形连接板，环形连接板与密封板之间通过螺钉固定。[0043] 环形连接板和密封板之间保持密封。[0044] 一级冷头连接板与一级冷头连接板采用钎焊的方式连接为一体，通过弹簧螺母与冷屏、导冷板进行连接，在降温过程中由于温度急剧下降GM制冷机的一级冷头、二级冷头产生收缩时，弹簧螺母上的预紧力开始工作使得一级冷头、二级冷头贴合紧密，二级冷头和氦气腔的活塞保持预压接触，当氦基脉动热管中的热量变化时，会导致和氦基脉动热管相连的氦气腔压力变化，然后氦气腔体积也产生相应变化，所以整个过程两者会一直保持紧密接触。[0045] 氦气腔9的上端通过螺栓连接有双层波纹管5，双层波纹管5与氦气腔9之间组成一个独立于磁体内筒2的真空腔体。[0046] GM制冷机与磁体内筒之间不直接接触，GM制冷机通过与一个氦气腔的活塞压力连接，氦气腔与磁体内筒之间采用带波纹管的脉动热管进行热量循环，极大的降低了制冷机的振动对磁体的影响。同时通过对制冷机设置独立的腔体，可以保证在更换制冷机时不需要破坏内部磁体真空实现零蒸发。[0047] 磁体内筒2在发热过程中，热量通过氦基脉动热管11热端的相变将热量蒸发至氦气腔9进行吸热，再冷凝返回热端。[0048] 氦气腔9的上方设置有活塞8，二级冷头14与氦气腔9通过活塞8预压接触。[0049] 本实施方式提供的一种减振零蒸发波谱仪，工作过程如下：[0050] 本发明中，磁体内筒2与GM制冷机4之间不直接接触，GM制冷机4通过氦气腔9、活塞8与二级冷头14连接，中间保持预压接触，当氦基脉动热管11中热量变化时，会导致和氦基脉动热管11相连的氦气腔9压力变化，然后氦气腔9的体积也产生相应变化，由于GM制冷机4上的二级冷头14与活塞8保持预压接触，所以整个过程两者会一直保持紧密接触，同时氦气腔9内的压力信号会反馈给GM制冷机4外部的控制系统，相应调节GM制冷机4的冷量功率；使用带双层波纹管5的氦基脉动热管11让热量循环，带走磁体内筒2内的热量，同时通过双层波纹管5段吸收GM制冷机4产生的振动和变形，解决工程应用中GM制冷机4上二级冷头14和一级冷头13振动影响磁体工作稳定性和灵敏度的现象。[0051] 一级冷头13、二级冷头14通过活塞8形成独立的真空腔体，当磁体内筒2需要维修或者更换易损部件时，不需要破坏GM制冷机4的真空，即可更换GM制冷机4；一级冷头连接板12与一级冷头连接板12采用钎焊的方式连接为一体，通过弹簧螺母6与冷屏7、导冷板进行连接，在降温过程中由于温度急剧下降GM制冷机4的一级冷头13、二级冷头14产生收缩时，弹簧螺母6上的预紧力开始工作使得一级冷头13、二级冷头14贴合紧密，二级冷头14和氦气腔9的活塞8保持预压接触，当氦基脉动热管11中的热量变化时，会导致和氦基脉动热管11相连的氦气腔9压力变化，然后氦气腔9体积也产生相应变化，所以整个过程两者会一直保持紧密接触；磁体内筒2在发热过程中，热量通过氦基脉动热管11热端的相变将热量蒸发至氦气腔9进行吸热，再冷凝返回热端。[0052] 仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

专利地区：安徽

专利申请日期：2022-05-23

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN114879108B