CN102393468A - 多级差分抽超高真空样品传递机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及超高真空设备开发领域。多级差分抽超高真空样品传递机构，由差分抽机构和传样杆驱动器组成，差分抽机构是腔体内通过密封圈隔断成2－3个空间，每个空间有独立的真空获得机构和检测机构，一级差分抽空间与传样杆驱动器固定连接，从传样杆驱动器端至超高真空腔体端，各差分抽空间的真空获得能力依次增强，最高级差分抽空间与超高真空腔体固定连接，传样杆驱动器的传样杆插装在差分抽腔室内，由传样杆驱动机构驱动。本发明实现从大气到超高真空腔体之间的高速样品传递，极大地提高了实验效率和可靠性。本发明解决了宇宙飞船中仪器设备承受太空宇宙线辐射研究的核心技术课题。填补了国内空白，达到国际一流水平。
Description
技术领域
本发明涉及超高真空设备开发领域。
背景技术
超高真空技术是新材料合成、材料的物理化学性质分析和宇宙开发的基本环境。在大气和超高真空环境之间取放（传递）样品是一项高难度的技术。为了不破坏超高真空环境，一般情况下需要在大气和超高真空腔体之间设置一个进样室。进样室和超高真空腔室之间通过闸板阀隔绝，并有独自的真空获得和检测***。当进样室处于大气压状态时，可以打开窗口取放样品；关闭窗口后启动进样室真空获得***，当进样室的真空和超高真空腔室之间达到平衡时，开启其间的闸板阀，完成样品在超高真空环境中的传递。设置进样室的问题点是要经常进行大气开放，而且每次到达和超高真空腔室压力平衡时要花相当长的时间，工作效率低。
实现大气和超高真空环境之间的样品高速传递，不仅是基础科研和半导体工业的需求，也是航空航天开发的高效率，而一直被期待解决的重大课题，目前我国尚未拥有该项技术。
发明内容
本发明内的目的是克服上述不足问题，提供一种多级差分抽超高真空样品传递机构，结构简单，通过多级差分抽实现大气和超高真空环境之间的样品高速传递，超高真空环境的压力可达10-8Pa，样品从大气中传到超高真空中所需时间可提高至2分钟。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：多级差分抽超高真空样品传递机构，由差分抽机构和传样杆驱动器组成，差分抽机构是腔体内通过密封圈隔断成2－3个空间，每个空间有独立的真空获得机构和检测机构，一级差分抽空间与传样杆驱动器固定连接，从传样杆驱动器端至超高真空腔体端，各差分抽空间的真空获得能力依次增强，最高级差分抽空间与超高真空腔体固定连接，传样杆驱动器的传样杆插装在差分抽腔室内，由传样杆驱动机构驱动。
所述所述传样杆采用空心与实心结合的传样杆，传样杆实心部分上带有样品存储狭缝，实心部分两端传样杆的采用空心结构。
所述一级差分抽空间的真空获得通过一个机械泵获得。
所述除第一级外的差分抽空间的真空通过分子泵和机械泵组合获得。
所述各差分抽之间的密封圈采用U形密封圈。
本发明与现有直接传递样品的传递机构相比，具有独特的技术效果：在维持***超高真空的前提下，多级差分抽超高真空样品传递***可以解决大气和超高真空之间的样品高速自动传递实现从大气到超高真空腔体之间的高速样品传递。这个技术，突破了传统的超高真空样品传递方式，极大地提高了实验效率和可靠性。本发明解决了宇宙飞船中仪器设备承受太空宇宙线辐射研究的核心技术课题。填补了国内空白，达到国际一流水平，对我国的基础科研，军事及航空航天开发将发挥巨大作用。
附图说明：
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明主视图。
图3是本发明右视图。
图4是本发明差分抽机构的结构示意图。
图5是本发明传样杆驱动器结构示意图。
图中：1 差分抽机构；2传样杆驱动器；3一级差分抽；4二级差分抽；5三级差分抽；6 U型密封圈；7隔环；8分子泵；9检测机构；10短管；11双面法兰；12超高真空腔体；13法兰板；14支撑板；15 螺杆；16传样杆；17存储狭缝；18台型螺母；19电机；20空心结构。
具体实施方式：
如图1－3所示的四级差分抽超高真空样品传递机构，由差分抽机构1和传样杆驱动器2组成，差分抽机构1如图4所示，是腔体内通过U形密封圈6隔断U形密封圈由隔环7支撑，形成3个空间分别为一级差分抽3、二级差分抽4和三级差分抽5，每个差分抽空间有独立的真空获得机构和检测机构9，一级差分抽空间与传样杆驱动器通过法兰固定连接，从传样杆驱动器端至超高真空腔体12端，差分抽机构通过旋转法兰与超高真空腔体连接，各差分抽空间的真空获得能力依次增强，最高级差分抽空间与超高真空腔体固定连接，传样杆驱动器的传样杆插装在差分抽腔室内；其中一级差分抽空间的真空获得采用机械泵安装在一级差分抽外壁，二级差分抽和三级差分抽空间的真空获得采用分子泵8和机械泵组合安装在差分抽外壁，分子泵8通过双面法兰11安装在差分抽外壁；检测机构9采用真空计，真空计通过短管10安装在差分抽外壁。
其中传样杆驱动器如图5所示，支撑板14通过轴承安装螺杆15，螺杆由电机19驱动，螺杆上装配有台型螺母18，台型螺母固定安装法兰板13，法兰板上固定传样杆16的底端，传样杆采用空心与实心结合的传样杆，传样杆实心部分上带有样品存储狭缝17，实心部分两端传样杆的采用空心结构20，由传样杆驱动机构驱动。
工作时，每个空间有独立的真空获得和检测机构，形成三级差分抽功能，第三级差分抽空间再进一步和超高真空腔室连接，从而构成整体的四级差分抽构造。从一级差分抽至第四级差分抽空间，各自的真空获得能力逐步增强。一级差分抽的真空获得通过一个机械泵来实现，其后的差分抽空间通过排气速度不断增强的分子泵和机械泵组合来实现。在差分抽机构中，U密圈不仅实现了不同空间的隔绝，也使得传样杆的滑动在维持真空的前提下得以顺利进行。
各级差分抽功能得以实现的前提是在样品传递过程中，即传样杆滑动过程中仍能保持差分抽机构中的隔断空间能相对保持独立。通过传样杆上的样品存储狭缝来实现，如图5所示，为使样品传递轻便，传样杆的两端是空心(以减轻重量)，狭缝所在的空间两端实心，传样杆的特殊设计既实现了狭缝在差分抽隔断空间中能被有效地抽得真空，又能实现***整体的真空密封，传样杆的滑动，通过传样杆驱动器来实现。
由于四级差分抽的构造和真空获得***的合理配置，传样杆可以连续运动，在2分钟之内(视实验环境也可更短时间)完成从大气到超高真空腔体之间的传递。
Claims (5)
1.多级差分抽超高真空样品传递机构，由差分抽机构和传样杆驱动器组成，其特征是：差分抽机构是腔体内通过密封圈隔断成2－3个空间，每个空间有独立的真空获得机构和检测机构，一级差分抽空间与传样杆驱动器固定连接，从传样杆驱动器端至超高真空腔体端，各差分抽空间的真空获得能力依次增强，最高级差分抽空间与超高真空腔体固定连接，传样杆驱动器的传样杆插装在差分抽腔室内，由传样杆驱动机构驱动。
2.根据权利要求1所述的多级差分抽超高真空样品传递机构，其特征是：所述传样杆采用空心与实心结合的传样杆，传样杆实心部分上带有样品存储狭缝，实心部分两端传样杆的采用空心结构。
3.根据权利要求1所述的多级差分抽超高真空样品传递机构，其特征是：所述一级差分抽空间的真空获得通过一个机械泵获得。
4.根据权利要求1所述的多级差分抽超高真空样品传递机构，其特征是：所述除第一级外的差分抽空间的真空通过分子泵和机械泵组合获得。
5.根据权利要求1所述的多级差分抽超高真空样品传递机构，其特征是：所述各差分抽之间的密封圈采用U形密封圈。
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