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超低溫恒溫槽:一種高精度的溫度控制設備

點擊次數(shù):107 更新時間:2024-12-19

  超低溫恒溫槽是一種關鍵的實驗設備,廣泛應用于科研機構、高校實驗室、企業(yè)研發(fā)中心等多個領域。它通過一系列復雜的技術和工藝,實現(xiàn)了在極低溫度下的穩(wěn)定控制,為各種對溫度要求苛刻的實驗提供了理想的環(huán)境。
  
  一、原理
  
  超低溫恒溫槽的原理基于熱傳導原理,通過循環(huán)流動的低溫液體來控制設備的溫度。它主要由低溫液體、加熱器、傳感器、循環(huán)泵和控制系統(tǒng)等組成。加熱器用于提供熱量,傳感器用于檢測溫度,循環(huán)泵用于使低溫液體循環(huán)流動,控制系統(tǒng)則用于調節(jié)溫度。
  
  在超低溫恒溫槽中,低溫液體通常是液氮或液氦等低沸點物質,通過蒸發(fā)吸熱來降低溫度。加熱器通過電熱絲加熱液體,使液體蒸發(fā)吸收熱量。傳感器檢測溫度并通過控制系統(tǒng)調節(jié)電熱絲的加熱功率,以保持恒定的溫度。循環(huán)泵則將低溫液體從容器中抽出,經過加熱器再回到容器中,形成循環(huán)流動,使溫度更加均勻穩(wěn)定。
  
  二、制冷系統(tǒng)的核心技術
  
  制冷系統(tǒng)是超低溫恒溫槽實現(xiàn)低溫的關鍵。常見的制冷系統(tǒng)有兩種:機械壓縮式制冷系統(tǒng)和液氮制冷系統(tǒng)。
  
  機械壓縮式制冷系統(tǒng):這一系統(tǒng)主要由壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器和節(jié)流閥等組成。壓縮機將低溫低壓的制冷劑吸入,通過壓縮變?yōu)楦邷馗邏旱臍怏w。隨后,氣體進入蒸發(fā)器與外界熱量交換,降低內膽中的溫度。制冷劑以液態(tài)形式進入冷凝器,釋放熱量并轉化為氣態(tài),最后通過節(jié)流閥回到壓縮機重新循環(huán)。
  
  液氮制冷系統(tǒng):液氮具有極低的溫度,利用這一特性可以降低內膽中的溫度。液氮在接觸樣品時會迅速蒸發(fā)并帶走樣品周圍的熱量,從而實現(xiàn)快速制冷。
  
  三、特點
  
  1、超低溫度:能夠在極低的溫度下工作,最低可達到-150℃左右,能夠滿足各種低溫實驗的需求。
  
  2、高精度控制:采用先進的溫度控制系統(tǒng),能夠實現(xiàn)高精度的溫度控制,溫度波動小,穩(wěn)定性高。
  
  3、循環(huán)流動:低溫液體能夠循環(huán)流動,使溫度更加均勻穩(wěn)定,避免了局部溫度過高或過低的現(xiàn)象。
  
  4、操作簡便:操作簡單方便,用戶可以根據(jù)需要設定溫度,并可實時監(jiān)測溫度變化。
  
  5、可靠性高:具有較高的可靠性,能夠長時間穩(wěn)定運行,適用于各種科研和生產環(huán)境。
  
  三、應用
  
  1、低溫物理實驗:如研究物質的超導性、量子相變等現(xiàn)象。
  
  2、超導材料制備:超導材料需要在極低的溫度下進行制備和加工,超低溫恒溫槽為其提供了可靠的低溫環(huán)境。
  
  3、生物樣本保存:如精子、胚胎等,能夠在低溫條件下保持樣本的活力和穩(wěn)定性。
  
  4、制冷設備測試:可用于測試制冷設備的性能和可靠性,為其研發(fā)和生產提供支持。
  
  5、其他領域:超低溫恒溫槽還可應用于能源、環(huán)保、航空航天等領域中的低溫實驗和測試。

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