冷指式多用途樣品控溫裝置屬于與科研、教學(xué)用實(shí)驗(yàn)儀器配套的樣品控溫設(shè)備，由三部分組成：（１）電子學(xué)控溫系統(tǒng)；（２）冷卻劑容器；（３）冷指型真空樣品室。真空樣品室內(nèi)有樣品架，樣品架上設(shè)有測(cè)溫元件和加熱元件，通過(guò)過(guò)渡頭與伸出真空室外接觸冷卻劑的銅棒相連。裝置的溫度穩(wěn)定性好于０．０５℃／２４小時(shí)，若用液氮作冷卻劑，則控溫范圍為－１８８℃～＋７００℃。同一裝置可通過(guò)更換過(guò)渡頭和樣品架而適用于多種實(shí)驗(yàn)?zāi)康模绻腆w和液體樣品的正電子湮沒(méi)測(cè)量，穆斯堡爾譜測(cè)量，深能級(jí)瞬態(tài)譜測(cè)量，光學(xué)測(cè)量，電導(dǎo)測(cè)量和其它可將信息以射線、電、光等方式從真空室內(nèi)帶至真空室外的測(cè)量。

本發(fā)明屬于與科研、教學(xué)用實(shí)驗(yàn)儀器配套的控溫設(shè)備。

在科研和教學(xué)中有大量的實(shí)驗(yàn)工作需要將實(shí)驗(yàn)樣品置于不同的高溫或低溫下進(jìn)行測(cè)量，需要有適合于各種測(cè)量的樣品控溫裝置。例如在正電子湮沒(méi)測(cè)量中就需要這樣一種控溫裝置：它可以與正電子湮沒(méi)譜儀配套使用，將樣品溫度穩(wěn)定于從低溫到高溫的任一選定的數(shù)值，要求控溫范圍廣，溫度波動(dòng)小，對(duì)實(shí)驗(yàn)計(jì)數(shù)率影響小，并且既可用于固體又可用于液體樣品的測(cè)量。在穆斯堡爾譜測(cè)量，半導(dǎo)體材料深能級(jí)瞬態(tài)譜測(cè)量、光學(xué)測(cè)量、電導(dǎo)測(cè)量等其它實(shí)驗(yàn)中也需要有類(lèi)似的控溫裝置。目前已有一些控溫裝置，例如美國(guó)專(zhuān)利U·S3，611，746介紹了一種封裝核輻射探測(cè)器的控溫裝置，該裝置包括一個(gè)盛冷卻劑的特制杜瓦瓶，一個(gè)與杜瓦瓶相配的真空室，安裝核輻射探測(cè)器的平臺(tái)處于真空室內(nèi)，真空室外與平臺(tái)相接的一根金屬棒向下插入杜瓦瓶中的冷卻劑采冷，蒸發(fā)的冷卻劑氣體由金屬棒周?chē)仙?jīng)杜瓦瓶上端的噴嘴噴向平臺(tái)下側(cè)，使平臺(tái)進(jìn)一步冷卻，通過(guò)金屬棒的采冷作用和調(diào)節(jié)冷卻劑氣體的流量，可使安裝樣品平臺(tái)的溫度控制在-90℃～-250℃之間，與冷卻劑的種類(lèi)有關(guān)。該裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，溫度穩(wěn)定性差，不能將溫度控制到室溫以上，無(wú)法適用于要求溫度穩(wěn)定性好，控溫范圍廣的正電子湮沒(méi)測(cè)量和上面提到的其它各種測(cè)量。

本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的樣品控溫裝置，使裝置具有寬廣的控溫范圍，良好的控溫穩(wěn)定性，適用于固體和液體樣品的正電子湮沒(méi)測(cè)量以及穆斯堡爾譜測(cè)量、半導(dǎo)體材料的深能級(jí)瞬態(tài)譜測(cè)量、光學(xué)測(cè)量，電導(dǎo)測(cè)量等實(shí)驗(yàn)研究。

本裝置由冷指狀真空樣品室、冷卻劑容器、電子學(xué)控溫系統(tǒng)三部分組成。樣品架處于真空室內(nèi)，與插入冷卻劑采冷的金屬棒相連，但省卻了冷卻劑致冷系統(tǒng)，因而結(jié)構(gòu)大大減化，且杜瓦瓶不需要特制，購(gòu)買(mǎi)市售產(chǎn)品即可。為了使樣品架能達(dá)到接近冷卻劑溫度的低溫，本裝置將金屬棒設(shè)計(jì)得幾乎全部位于真空室中，以減少金屬棒與周?chē)镔|(zhì)的熱交換，并使少部分伸出真空室外的金屬棒全部浸入冷卻劑。為了達(dá)到調(diào)溫目的，在樣品架上設(shè)置了加熱元件和測(cè)溫元件，可通過(guò)自動(dòng)控制加熱元件的功率，將樣品架溫度控制在極限溫度（加熱功率為0時(shí)）到700℃的高溫之間的任一溫度，加熱元件插在樣品架之內(nèi)，測(cè)溫元件處于加熱元件的對(duì)稱(chēng)位置與加熱元件之間的距離不超過(guò)兩厘米。由于采用內(nèi)加熱方案，并選擇了合適的測(cè)溫元件和加熱元件的幾何配置，裝置調(diào)溫性能很好，穩(wěn)定性達(dá)到±0.05℃/24h。樣品架通過(guò)過(guò)渡頭與插入冷卻劑采冷的金屬棒相連，樣品架與過(guò)渡頭之間是錐形連接，過(guò)渡頭的形狀和材料可以根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康母鼡Q;在實(shí)驗(yàn)要求較低的極限低溫時(shí)，過(guò)渡頭采用導(dǎo)熱性好的金屬材料，如銅、鋁等，以減少熱阻;當(dāng)實(shí)驗(yàn)要求樣品溫度較高時(shí)過(guò)渡頭采用導(dǎo)熱差的材料，如石棉等，以減少高溫下樣品架與外界的熱傳導(dǎo)，節(jié)省加熱器的功率。樣品架可以根據(jù)與不同的實(shí)驗(yàn)儀器配套使用而更換。裝置配制了正電子湮沒(méi)測(cè)量用的液體樣品盒，樣品盒包括一個(gè)樣品盒上蓋和一個(gè)樣品盒底座，二者通過(guò)螺釘連接，其間有一塑料密封圈，正電子源通過(guò)擰緊螺釘時(shí)密封圈的壓力密封于兩層塑料薄膜之間，兩個(gè)液體樣品室分別置于薄膜與樣品盒上蓋以及薄膜與樣品盒底座之間，使用時(shí)樣品由液體輸入孔輸入樣品室。這樣同一裝置可使用于前面提到的固體、液體樣品的正電子湮沒(méi)測(cè)量、穆斯堡爾譜測(cè)量、半導(dǎo)體材料的深能級(jí)瞬態(tài)譜測(cè)量、光學(xué)測(cè)量、電導(dǎo)測(cè)量等實(shí)驗(yàn)研究。

下面以用于正電子湮沒(méi)測(cè)量的樣品控溫裝置為例，對(duì)裝置的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的描述。