精密空气隔振台

[align=center][img=冷热台真空度控制,690,451]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/03/202203071147131858_3924_3384_3.png!w690x451.jpg[/img][/align][color=#990000]摘要：针对气密真空冷热台目前存在的真空度控制精度差和配套控制系统价格昂贵的问题，本文介绍采用国产产品的解决方案，介绍了采用数控针阀进行上游和下游双向控制模式的详细实施过程。此方案已经得到了应用和验证，可实现宽范围内的真空度精密控制，真空度波动可控制在±1%以内，整个控制系统具有很高的性价比。[/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][size=18px][color=#990000]一、问题的提出[/color][/size]气密真空冷热台是同时可用于真空和气密环境的精密温控冷热平台，具有加热和制冷功能，适合显微镜和光谱仪等应用对样品在可控的真空度环境下进行精确加热或制冷。根据用户要求，针对目前的各种气密真空冷热台，在真空度控制方面，还需要解决以下几方面的问题：（1）无论是进口还是国产真空冷热台，真空度测量和控制还采用皮拉尼真空计，使得配套的控制系统无法实现真空度的精密控制，如无法满足研究和模拟冷冻干燥过程的精度要求。（2）气密真空冷热台普遍体积较小，在宽泛的真空度范围内，实现精确控制一直存在较大难度，真空度的波动性较大，而真空度的波动性又反过来影响温度的稳定性。（3）进口配套的真空度控制系统，不仅控制精度达不到要求，而且价格昂贵。针对气密真空冷热台存在的上述问题，本文将介绍采用国产产品并具有高性价比的解决方案，并介绍了详细的实施过程。[size=18px][color=#990000]二、解决方案[/color][/size]气密真空冷热台真空度精密控制系统的整体结构如图1所示，整个系统主要包括真空计、数控针阀、PID控制器和真空泵。[align=center][color=#990000][img=冷热台真空度控制,690,396]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/03/202203071148328248_6901_3384_3.png!w690x396.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#990000]图1 冷热台真空度精密控制系统结构示意图[/color][/align]为提高真空度测控精度，采用了测量精度更高（可达满量程0.2%）的电容式真空计，可覆盖0.01~760Torr的真空度区间。如果需要更高真空度环境，也可以同时采用皮拉尼真空计进行测控。为实现全宽量的真空度控制，将两只数控针阀分别安装在冷热台的进气口和排气口。通过分别采用上游和下游控制模式，可实现全量程波动率小于±1%的精密控制。控制器是精密控制的关键，方案中采用了24位A/D和16位D/A的高精度PID控制器，独立的双通道便于进行上游和下游气体流量调节和控制。总之，通过此经过验证的真空度控制方案，可实现高性价比的精密控制。[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]

[align=center][img=真空冷热台,500,326]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/03/202203060829340674_8408_3384_3.png!w690x451.jpg[/img][/align]摘要：针对气密真空冷热台目前存在的真空度控制精度差和配套控制系统价格昂贵的问题，本文介绍采用国产产品的解决方案，介绍了采用数控针阀进行上游和下游双向控制模式的详细实施过程。此方案已经得到了应用和验证，可实现宽范围内的真空度精密控制，真空度波动可控制在±1%以内，整个控制系统具有很高的性价比。[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][size=18px]一、问题的提出[/size]气密真空冷热台是同时可用于真空和气密环境的精密温控冷热平台，具有加热和制冷功能，适合显微镜和光谱仪等应用对样品在可控的真空度环境下进行精确加热或制冷。根据用户要求，针对目前的各种气密真空冷热台，在真空度控制方面，还需要解决以下几方面的问题：（1）无论是进口还是国产真空冷热台，真空度测量和控制还采用皮拉尼真空计，使得配套的控制系统无法实现真空度的精密控制，如无法满足研究和模拟冷冻干燥过程的精度要求。（2）气密真空冷热台普遍体积较小，在宽泛的真空度范围内，实现精确控制一直存在较大难度，真空度的波动性较大，而真空度的波动性又反过来影响温度的稳定性。（3）进口配套的真空度控制系统，不仅控制精度达不到要求，而且价格昂贵。针对气密真空冷热台存在的上述问题，本文将介绍采用国产产品并具有高性价比的解决方案，并介绍了详细的实施过程。[size=18px]二、解决方案[/size]气密真空冷热台真空度精密控制系统的整体结构如图1所示，整个系统主要包括真空计、数控针阀、PID控制器和真空泵。[align=center][img=真空冷热台,690,396]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/03/202203060828037872_2582_3384_3.png!w690x396.jpg[/img][/align][align=center]图1 冷热台真空度精密控制系统结构示意图[/align]为提高真空度测控精度，采用了测量精度更高（可达满量程0.2%）的电容式真空计，可覆盖0.01~760Torr的真空度区间。如果需要更高真空度环境，也可以同时采用皮拉尼真空计进行测控。为实现全宽量的真空度控制，将两只数控针阀分别安装在冷热台的进气口和排气口。通过分别采用上游和下游控制模式，可实现全量程波动率小于±1%的精密控制。控制器是精密控制的关键，方案中采用了24位A/D和16位D/A的高精度PID控制器，独立的双通道便于进行上游和下游气体流量调节和控制。总之，通过此经过验证的真空度控制方案，可实现高性价比的精密控制。[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]

分享一下有关精密电阻的知识何为精密电阻，一般指精度高（万分之一以上）、温漂低（10ppm以下）及长期稳定性（年变化率小于50ppm）。从品种上讲可以有金属膜电阻、线绕电阻、金属箔电阻。但从整体指标上看，金属箔电阻明显要比其它几类电阻精密得多。第一只金属箔电阻是1962年由物理学家 FelixZandman博士发明的，在随后发展的五十多年间，金属箔电阻在要求高精度、高稳定性、高可靠性的应用方面远远超越其他电阻技术，满足了各种行业的高端应用需求，如航空航天、军用装备、精密测量、医疗设备等领域。目前世界上有三家公司掌握着这种电阻的生产技术，分别是以色列的Vishay（威世精密测量集团，包括被Vishay收购的AE）、中国的山东航天正和电子有限公司（原济宁元器件三厂）、中国的北京718友晟电子有限公司（原北京718厂）。从金属箔电阻的整体技术水平上来说，威士精密测量集团占有绝对的优势。尤其是新研发的Z-Foil金属箔电阻技术，使各项技术指标又有了大幅提高，如在-55℃～+125℃温度范围内、+25℃参考温度下，Z箔电阻具有±0.2 ppm/°C 典型TCR。 下面讲一讲其作为精密电阻的一些主要技术参数n 温度系数(TCR)l ±5 ppm/oC 典型(-55 oC to +125 oC, +25 oC ref.)n 额定功率l 1W at +125 oCn 负载寿命稳定性: ±0.005 %(50ppm) at +70 oC, 5000 小时n 精度: 0.005 % (十万分之五)n 阻值范围: 0.5Ω to 1 MΩn 静电放电负荷 (ESD) 至少25, 000 Vn 无感无容设计n 上升时间: 1 ns 无振铃n 热稳定时间 1sec (常规阻值的稳态值在10ppm以内)n 电流噪声: 0.010 μV (RMS)/Volt加载电压( - 40 dB)n 热EMF: 0.05μV/oCn 电压系数: 0.1 ppm/V

[align=center][color=#333333][b]酶标测量精密度堪忧 测量方式有待革新[/b][/color][/align][align=center][color=#333333]刘彦刚[/color][/align][color=#333333] 酶标仪实际上就是一台变相的分光光度计，其基本工作原理与主要结构和分光光度计基本相同。光源灯发出的光波经过滤光片或单色器变成一束单色光，进入塑料微孔板[/color][color=#333333]（习惯称酶标板）中的比色液（即待测标本）。该单色光一部分被待测标本吸收，另一部分则透过待测标本照射到光电检测器上，光电检测器将这一待测标本不同而强弱不同的光信号转换成相应的电信号。电信号经前置放大，对数放大，模数转换等信号处理后送入微处理器进行数据处理和计算，最后由显示器和打印机显示结果. 微处理机还通过控制电路控制机械驱动机构X方向和Y方向的运动来移动酶标板，从而实现自动进样检测过程。滤光片或单色器也可以位于待测标本之后。[/color][color=#333333] [img=,407,247]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/07/201807141255132383_6657_1626275_3.png!w407x247.jpg[/img][color=#333333][/color][/color][color=#333333][color=#333333][color=#333333] 酶标仪与分光光度计有以下几点差异：[/color][color=#333333] （l）盛装待测标本的容器不再使用比色皿，而是使用酶标板，酶标板常用透明的聚乙烯材料制成。[/color][color=#333333] （2）酶标仪的光束是垂直通过待测标本和酶标板的，光束既可是从上到下，也可以是从下到上穿过比色液。[/color] [color=#333333]酶标仪用酶标板取代比色皿，这样可以使待测样本很少，这对于待测样本不便多得的情形下，应该说是一个很大的优势。还有就是酶标孔可以成排成排地布置，这样可以快速地成批检测，大幅度提高了效率。[/color] 但这酶标板既是酶标仪的优势，也是酶标仪的痛。从酶标仪光路图可知，检测的光束是垂直经过待测标本的，待测标本的上表面是敝开的，由于表面张力等原因，它不可能是规则平面，这样检测用光经过待测样本的光程难以恒定，自然会使测量精密度差。虽然[color=#333333]中档以上的酶标仪，基本上都会采用双波长比色功能。所谓双波长功能是指酶标仪在敏感波长如450nm和非敏感波长如630nm（此时样本测定酶反应特异显色的吸光度值为零）下各测定一次，取两次测得值之差为测量结果。这样能明显提高测量的准确度和精密度，但由于检测过程中不可能做到完全的没有振动等。所以要进一步提高酶标仪的精密度，其检测的方式有待革新。[/color][/color][/color]

[size=24px][img=,690,975]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/05/202305261120254433_6375_5029957_3.png!w690x975.jpg[/img][img=,690,974]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/05/202305261105270608_3607_5029957_3.png!w690x974.jpg[/img]GB/T 18883-2022《室内空[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/bp][color=#3333ff]气质[/color][/url]量标准》中微生物指标“细菌总数”，做方法验证时，需不需要做估计偏差和精密度？按照RB/T 033-2020《微生物检测方法确认与验证指南》里，是验证具体基质，但是空气中细菌总数，就不太好操作人工加污染物进去。[img=,690,682]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/05/202305261119177402_7183_5029957_3.png!w690x682.jpg[/img][/size]

https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/03/201703021013_01_3056109_3.jpg实 验 室 搬 迁 顺 序按照先搬迁“大型、精密、贵重的仪器物品”的原则，与用户进行沟通，由各负责人负责分装、打包，对需要拆装的仪器、办公家具进行拆卸和保护性包装，确保相关物品在搬运过程中无损；https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/01/201901231006290822_1598_3056109_3.jpg!w687x942.jpg1、色谱类仪器（1）所有连线、管路需标记明确；（2）移动前将色谱柱之类附件全部卸下，保管好。（3）搬动时轻抬轻放，避免震动；（4）在包装前先把仪器表面怕碰的点、面和可移动的部位，用PE板进行专业加固保护。（5）加固后将仪器进行特殊软包处理。然后，将0.5~1㎏的干燥剂放到仪器散热处，这样的干燥效果才能达到最佳。（4）运输时要加垫子，并防止仪器间相互碰撞；（5）新的仪器安放处的电源、接地、仪器台均应良好；（6）移机到位的仪器，连接好连线和管路后均应检查压力、与电脑联机状况。https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/01/201901231013216602_7780_3056109_3.jpg!w497x677.jpg2、光谱类仪器（1）搬迁前，先检查仪器有哪些可拆卸配件，气路如何连接，数据线如何链接，电源线如何连接，电源接线的功率；（2）拆卸配件时要小心，要将易碎易损的配件包装好，有气路电路连接的拆卸时标注好接头；（3）搬运时一定要注意不要碰撞仪器，轻搬轻放；（4）运输时，仪器一定要做好减震处理，运输时车不要开要快，以免晃动损坏仪器光路；（5）安装时一定要按照拆卸时标注好的进行连接，安装完成后，要检查电源是否接正确，气路是否漏气。https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/01/201901231014085022_3461_3056109_3.jpg!w687x942.jpg3、基础仪器包装运输（1）天平类天平搬运时要把载物盘拿出来、用胶带纸把玻璃门封好，精密天平应注意玻璃、用报纸把玻璃包好再用透明胶带缠一圈，另外，最好把托盘取出用报纸装好，搬到目的地时再把托盘放好；（2）超净工作台类。超净工作台搬运时要把玻璃门用胶带纸封好，上车后锁死四个轮子；（3）旋蒸类（玻璃仪器）。搬运时把所有玻璃器件卸下单独封装；（4） 烤箱、培养箱。装箱时要把箱内隔板取出或用扎带固定，防止碰坏传感器和门玻璃；（5）冷冻干燥箱、空气源、冰箱、超低温冰柜、霉菌培养箱等含有压缩机的机器。搬运时倾斜角度不能超过45度；（6）通风柜、净化台、原子吸收等机器要提前安装排风抽风装置；（7）水浴锅、超声波清洗器装箱前应把水放干净；（8）马弗炉找电工先拆掉电源线和传感器连线以及接控制器的连线，要求拆一根线做一个标记。把机器后插在机箱背后中间位置的传感器，轻轻抽出包好，不要碰撞。马弗炉一定要轻拿轻放，稍有震动就会损坏加热硅碳棒和耐火砖炉体；（9）显微镜要把目镜镜头拔下来用纸包好放好，目镜镜头和物镜镜头搬迁人员一定不能用手去摸镜头，手印上去就很难清理干净；（10）PH计等仪器的探头、电极要提前取下来，按要求包裹好，尤其是需要保护液浸泡的也要浸泡；（11）氧气瓶、氮气瓶 、空气瓶等各类气瓶。装车搬运时要固定好，最好把减压器用板子取下来包好分开装起来，在气瓶上不安全；（12）所有机器拆卸时，所有的连接管路、连接导线、必须拆一个做一个标记，装箱后，所有箱子上面也要用醒目标签注明，分类标注、一一对应，要求高的设备要做明显标记，这样，搬运时就可以提示搬运工小心搬运放置。https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/09/201909011147160017_6074_3056109_3.jpg!w690x517.jpg

纺织品恒温室高精密空调检查，查什么？ 纺织品检测实验室，有一个标准环境是必须配备的，就是恒温恒湿环境，一般的要求是达到三级大气压的标准要求，需要的温度20±2℃，相对湿度65%±3%；一般需要专业恒温恒湿设施才能达到这个标准要求，这样的恒温恒湿室从装修到设备都是很专业级的。 恒温恒湿室，其主要控制系统就是高精密恒湿恒湿机系统，它的运作是通过三个相互联系的系统：制冷剂循环系统、空气循环系统、电器自控系统。其中电器自控系统是对压缩机、风扇、电加热器，加湿器等供应电源自动控制部分，自动运行压缩机(降温、除湿)，加湿器，电加热(升温)等元件，实现恒温恒湿的自动控制。高精密恒湿恒湿机制冷原理为蒸发器中的液态制冷剂吸收空气的热量并开始蒸发，最终制冷剂与空气之间形成一定的温度差，液态制冷剂亦完全蒸发变为气态，后被压缩机吸入并压缩,气态制冷剂通过冷凝器吸收热量，凝结成液体。通过膨胀阀节流后变成低温低压制冷剂进入蒸发器，完成制冷剂循环过程。 高精密恒湿恒湿机和简单空调机原理差不多，但又不一样，是更精密的控制室内的温度和湿度，内部构造比一般空调复杂，又因一般恒温恒湿室都是24小时不间断的作业，那么其内部零件的损耗和磨损也是比较严重的，特别是每年的七八月份是一年气温最高的时候，因为室内外温度的温差大，湿度相差也大，所以这两个月是高精密空调故障频发期，一般这两个月我们都会出钱要求仪器供应商每个月来巡检一次，以防止仪器故障，出现不必要的麻烦。纺织品恒温室高精密空调巡检，要查什么呢，现在厂家工程师来了，但我们却不知道要检查什么项目，为了搞清楚决定跟着看看，大家也一起来看看，看看恒温恒湿高精密空调‘体检’要查什么？[img=,690,920]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809130921542347_8583_2154459_3.jpg!w690x920.jpg[/img][img=,690,920]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809130922129361_1495_2154459_3.jpg!w690x920.jpg[/img][img=,690,920]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809130921407887_946_2154459_3.jpg!w690x920.jpg[/img][img=,690,920]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809130922037357_2092_2154459_3.jpg!w690x920.jpg[/img][img=,690,1226]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809130921326497_9234_2154459_3.jpg!w690x1226.jpg[/img] 厂家工程师一般首先看温湿度历史记录，曲线图，没有异常就开始检查主机过滤网，这个是每次巡查都要清洗的，然后再看风机的皮带磨损情况，接着就是风机电压电流；制冷系统主要就是高压低压，膨胀阀，冷凝器和过滤器，最后就是外机，外机是每次都会清洗，一般巡查没有提示故障的话，清洗一下外机就算差不多结束工作了。加湿系统主要就是看漏不漏水，加湿灌脏不脏等，整个过程一般2-3个小时就可以完成一台高精密空调的全部巡检。 其实仪器的没有故障之前的检查是很有必要的；不仅仅是为了各种规定要求，主要目的就是做一个维护和保养，仪器故障前的检查，成本低，这个是隐形成本控制；并且可以避免突然地仪器故障造成工作的耽误和业务的损失，仪器的状态也会更好，比如清洗过滤网，检查电压，电容等，能初步判定精密空调配件磨损程度，预计故障的可能，更重要一点是安全检查，仪器24小时运转，晚上没有人值班，如果因为仪器故障，短路出现事故就得不偿失了，虽然不一定能完全杜绝这样的现象，但排查还是可以发现一些隐患的，一些建议性的意见还是要引起注意的。

纺织品实验室‘高精密空调’的小脾气纺织品实验室是纺织品行业健康发展的一个保障，对纺织品行业起到一个保护神的作用，随着人们对纺织品的认识不断加强，对纺织品的需求也逐渐增高，纺织品不但要美观，保暖，而且还要有一些功能性的功能，用来满足大家对纺织品多元化的要求。说起纺织品实验室，就不得不说一下纺织品的恒温恒湿室，恒温恒湿室是一个标准的检测空间，对环境的要求特别高，是一般的空调设备达不到的试验条件，其标准要求为温度20±2℃，相对湿度65%±3%，整个空间都要求达到这个标准要求，这样的高精密空调是什么样的呢！大家看看!http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/09/201409251559_515599_2154459_3.jpg纺织行业检测实验室常用的恒温恒湿空调一般有两种，一种是采用恒温恒湿空调机对实验室的温湿度进行调节，另一种则是用水喷淋空调系统将空气处理至设定状态然后送入实验室进行调控我们实验室恒温恒湿室就是采用恒温恒湿空调机对实验室的温湿度进行调节，控制室内温度稳定，持续保持标准的温度湿度环境，为实验室的检测工作的提供标准的环境。这样的恒温恒湿空调机也叫‘高精密空调’，就是能严格控制湿度和温度，对其运行的空间进行精确地控制，使之能准确的保证使用空间内为有效试验环境，但是每天24小时不停地运作，在好的空调，也会有不正常的时候，这不，我们的实验室‘高精密空调’的小脾气又来了。‘高精密空调’不能制冷，和设定的温度差别很大，只能和厂家联系，厂家售后工程师给的答复是让我们自己先试试，首先先关机，然后切断电源十分钟以上，然后再开机，根据厂家售后工程师的指导，重新开机后，温度依然很高，我们耐心在在炎热的环境下，等待，一个小时后，温度几乎没有降低，经我们用温度计测试，室内温度和显示温度一致，说明‘高精密空调’机并没有制冷，此次尝试失败这种情况我们自己是无法解决，只能继续联系厂家售后工程师，厂家售后工程师答应后天来进行检修第三天厂家售后工程师终于到来，看看带来的‘武器’，很平常的嘛，能行吗？http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/09/201409251600_515600_2154459_3.jpg http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/09/201409251600_515601_2154459_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/09/201409251600_515602_2154459_3.jpg经过一上午的测试，检查终于找出原因了，看看这个是什么，压力控制器，控制器的作用是限制制冷系统的压缩机排气压力不超过一定的限度,以保障安全。当压缩机的排气压力超过调定值时,高压控制器切断电动机的电路,使压缩机停止工作,以起保护作用。由于它是属于事故停止,应发生报警信号(通常为警铃响及红色指示灯亮),停止后不再自动复位启动,待查出原因及消除故障后,再用手启动。中压控制器的作用是限制双级压缩机的中间压力不超过一定限值,以保障压缩机安全运转 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/09/201409251601_515603_2154459_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/09/201409251601_515604_2154459_3.jpg 制冷原理为蒸发器中的液态制冷剂吸收空气的热量并开始蒸发，最终制冷剂与空气之间形成一定的温度差，液态制冷剂亦完全蒸发变为气态，后被压缩机吸入并压缩,气态制冷剂通过冷凝器吸收热量，凝结成液体。通过膨胀阀节流后变成低温低压制冷剂进入蒸发器，完成制冷剂循环过程。 小结：实验室精密空调，使用时间长，除了假期，基本上24小时不间断工作，对仪器的各部件损伤都是比较严重的，这就需要我们平时多多的进行维护保养，主动的进行基本的检查，对一些电气部分，可以要求电工进行检查，使仪器的状态一直处于正常状态下，以免带病作业，这样就可以一定程度的减少仪器故障的次数，也能减少我们的维修成本，希望大家一起行动，爱惜仪器，维护仪器 [/fo

[align=center][b][img=显微镜探针冷热台的真空压力和气氛精密控制解决方案,600,484]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/11/202311021102101876_7960_3221506_3.jpg!w690x557.jpg[/img][/b][/align][size=16px][color=#333399][b]摘要：针对目前国内外显微镜探针冷热台普遍缺乏真空压力和气氛环境精密控制装置这一问题，本文提出了解决方案。解决方案采用了电动针阀快速调节进气和排气流量的动态平衡法实现0.1~1000Torr范围的真空压力精密控制，采用了气体质量流量计实现多路气体混合气氛的精密控制。此解决方案还具有很强的可拓展性，可用于电阻丝加热、TEC半导体加热制冷和液氮介质的高低温温度控制，也可以拓展到超高真空度的精密控制应用。[/b][/color][/size][align=center][size=16px][color=#333399][b]====================[/b][/color][/size][/align][size=16px][color=#333399][b][/b][/color][/size][size=18px][color=#333399][b]1. 问题的提出[/b][/color][/size][size=16px] 探针冷热台允许同时进行样品的温控和透射光/反射光观察，支持腔内样品移动、气密/真空腔、红外/紫外/X光等波段观察、腔内电接线柱、温控联动拍摄、垂直/水平光路、倒置显微镜等，广泛应用于显微镜、倒置显微镜、红外光谱仪、拉曼仪、X射线等仪器，适用于高分子/液晶、材料、光谱学、生物、医药、地质、 食品、冷冻干燥、 X光衍射等领域。[/size][size=16px] 在上述这些材料结构、组织以及工艺过程等的微观测量和研究中，普遍需要给样品提供所需的温度、真空、压力、气氛、湿度和光照等复杂环境，而现有的各种探针冷热台往往只能提供所需的温度变化控制，尽管探针冷热台可以提供很好的密闭性，但还是缺乏对真空、压力、气氛和湿度的调节及控制能力，国内外还未曾见到相应的配套控制装置。为了实现探针冷热台的真空压力、气氛和湿度的准确控制，本文提出了相应的解决方案，解决方案主要侧重于真空压力和气氛控制问题，以解决配套装置缺乏现象。[/size][size=18px][color=#333399][b]2. 解决方案[/b][/color][/size][size=16px] 针对显微镜探针冷热台的真空压力和气氛的精密控制，本解决方案可达到的技术指标如下：[/size][size=16px] （1）真空压力：绝对压力范围0.1Torr~1000Torr，控制精度为读数的±1%。[/size][size=16px] （2）气氛：单一气体或多种气体混合，气体浓度控制精度优于±1%。[/size][size=16px] 本解决方案将分别采用以下两种独立的技术实现真空压力和气氛的精确控制：[/size][size=16px] （1）真空压力控制：采用动态平衡法技术，通过控制进入和排出测试腔体的气体流量，使进气和排气流量达到动态平衡从而实现宽域范围内任意设定真空压力的准确恒定控制。[/size][size=16px] （2）气氛控制：采用气体质量流量控制技术，分别控制多种工作气体的流量，由此来实现环境气体中的混合比。[/size][size=16px] 采用上述两种控制技术所设计的控制系统结构如图1所示。[/size][align=center][size=16px][color=#333399][b][img=显微镜探针冷热台真空压力和气氛控制系统结构示意图,690,329]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/11/202311021103195907_6925_3221506_3.jpg!w690x329.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#333399][b]图1 真空压力和气氛控制系统结构示意图[/b][/color][/size][/align][size=16px] 如图1所示，真空压力控制系统由进气电动针阀、高真空计、低真空计、排气电动针阀、高真空压力控制器、低真空压力控制器和真空泵组成，并通过以下两个高低真空压力控制回路来对全量程真空压力进行精密控制：[/size][size=16px] （1）高真空压力控制回路：真空压力控制范围为0.1Torr~10Torr（绝对压力），控制方法采用上游控制模式，控制回路由进气电动针阀（型号：NCNV-20）、高真空计（规格：10Torr电容真空计）和真空压力程序控制器（型号：VPC20201-1）组成。[/size][size=16px] （2）低真空压力控制回路：真空压力控制范围为10Torr~1000Torr（绝对压力），控制方法采用下游控制模式，控制回路由排气电动针阀（型号：NCNV-120）、低真空计（规格：1000Torr电容真空计）和真空压力程序控制器（型号：VPC20201-1）组成。[/size][size=16px] 由上可见，对于全量程真空压力的控制采用了两个不同量程的薄膜电容真空计进行覆盖，这种薄膜电容真空计可以很轻松的达到0.25%的读数精度。真空计所采集的真空度信号传输给真空压力控制器，控制器根据设定值与测量信号比较后，经PID算法计算后输出控制信号驱动电动针阀来改变进气或排气流量，由此来实现校准腔室内气压的精密控制。[/size][size=16px] 在全量程真空压力的具体控制过程中，需要分别采用上游和下游控制模式，具体如下：[/size][size=16px] （1）对于绝对压力0.1Torr~10Torr的高真空压力范围的控制，首先要设置排气电控针阀的开度为某一固定值，通过运行高真空度控制回路自动调节进气针阀开度来达到真空压力设定值。[/size][size=16px] （2）对于绝对压力10Torr~1000Torr的低真空压力范围的控制，首先要设置进气针阀的开度为某一固定值，通过运行低真空度控制回路自动调节排气针阀开度来达到真空压力设定值。[/size][size=16px] （3）全量程范围内的真空压力变化可按照设定曲线进行程序控制，控制采用真空压力控制器自带的计算机软件进行操作，同时显示和存储过程参数和随时间变化曲线。[/size][size=16px] 显微镜探针冷热台内的真空压力控制精度主要由真空计、电控针阀和真空压力控制器的精度决定。除了真空计采用了精度为±0.25%的薄膜电容真空计之外，所用的NCNV系列电控针阀具有全量程±0.1%的重复精度，所用的VPC2021系列真空压力控制器具有24位AD、16位DA和0.01%最小输出百分比，通过如此精度的配置，全量程的真空压力控制可以达到很高的精度，考核试验证明可以轻松达到±1%的控制精度，采用分段PID参数，控制精度可以达到±0.5%。[/size][size=16px] 对于探针冷热台内的气氛控制，如图1所示，采用了多个气体质量流量控制器来对进气进行精密的流量调节，以精确控制各种气体的浓度或所占比例。通过精密测量后的多种工作气体在混气罐内进行混合，然后再进入探针冷热台，由此可以准确控制各种气体比值。在气氛控制过程中，需要注意以下两点：[/size][size=16px] （1）对于某一种单独的工作气体，需要配备相应气体的气体质量流量控制器。[/size][size=16px] （2）混气罐压力要进行恒定控制或在混气罐的出口处增加一个减压阀，以保持混气罐的出口压力稳定，这对准确控制校准腔室内的真空压力非常重要。[/size][size=18px][color=#333399][b]3. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 综上所述，本解决方案可以彻底解决显微镜探针冷热台的真空压力控制问题，并具有很高的控制精度和自动控制能力。另外，此解决方案还具有以下特点：[/size][size=16px] （1）本解决方案具有很强的适用性和可拓展性，通过改变其中的相关部件参数指标就可适用于不同范围的真空压力，更可以通过在进气口增加微小流量可变泄漏阀，实现各级超高真空度的精密控制。[/size][size=16px] （2）本解决方案所采用的控制器也可以应用到冷热台的温度控制，如帕尔贴式TEC半导体加热制冷装置的温度控制、液氮温度的低温控制。[/size][size=16px] （3）解决方案中的控制器自带计算机软件，可直接通过计算机的屏幕操作进行整个控制系统的调试和运行，且控制过程中的各种过程参数变化曲线自动存储，这样就无需再进行任何的控制软件编写即可很快搭建起控制系统，极大方便了微观分析和测试研究。[/size][size=16px] 在目前的显微镜探针冷热台环境控制方面，还存在微小空间内湿度环境的高精度控制难题，这将是我们后续研究和开发的内容之一。[/size][size=16px][/size][align=center][size=16px][color=#333399][b]~~~~~~~~~~~~~~~[/b][/color][/size][/align]

[color=#990000][b]摘要：针对目前普通真空烘箱在干燥细粉中存在污染系统和扬尘排出等安全隐患问题，特别是针对客户提出的真空干燥箱技术改造要求，本文提出了烘箱真空度程序控制的解决方案。解决方案的核心是要实现真空烘箱的受控冲洗和排放循环，更重要的要使烘箱真空度随时间有个缓慢且可控的变化过程，而这个变化过程可根据不同干燥细粉工艺进行任意设定。本文还详细介绍了解决方案中相应配套装置的关键技术参数和功能。[/b][/color][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][b][size=18px][color=#990000]一、问题的提出[/color][/size][/b]真空干燥是一种将物料置于真空负压条件下，并适当通过加热达到负压状态下的沸点或者通过降温使得物料凝固后通过溶点来干燥物料的干燥方式。常见的干燥器类型主要包括托盘、流化床、喷雾、旋转和真空烘箱干燥器等。真空干燥过程是在与真空泵相连的密闭腔室内进行，而真空烘箱则是利用温度和真空压力的平衡来降低腔室内和被干燥产品的湿度。该技术是用于热敏、吸湿和/或有毒粉末和颗粒的最常见的实验室、研究和工业干燥。常用干粉的行业包括：制药、食品加工、塑料和化学加工。对于细粉的真空干燥，常出现的问题之一是无论采取何种类型的干燥设备，干粉都会在干燥机内的各个位置或真空泵等下游工艺设备中堆积成块状或层状物，从而影响真空泵的正常运转和使用寿命。如果细粉从真空泵中排出，还会引起其他潜在的危险问题出现。最近有真空烘箱厂家明确提出要对现有的真空烘箱进行技术升级，要求我们提供相应的技术配套措施以彻底解决真空烘箱在干燥细粉过程中出现的上述问题。本文将对相应的解决方案进行详细介绍，解决方案的核心是要实现真空烘箱的受控排放，使烘箱真空度有个缓慢且可控的变化过程。本文还详细介绍了解决方案中相应配套装置的关键技术参数和功能。[size=18px][color=#990000][b]二、解决方案[/b][/color][/size]在真空干燥细粉的工艺中不产生扬尘和堆积成块的现象，需要采取两方面的措施：（1）控制排放：在真空箱体内引入少量干燥空气或氮气以去除箱体内的水蒸气，也可以同时进行加热，这样通过排气/进气的循环冲洗会有助于加快干燥过程。但在干燥细粉时，如果不控制排气，此过程也可以冲洗掉细粉，因此要采用精密可控的抽气阀来进行微小排气流量控制。（2）控制真空：干燥过程的真空度变化一定要精密可控，特别是随着干燥时间的延长，真空度变化越要缓慢，以避免可能产生扬尘并被带到干燥机外的空气中。由此可见，解决细粉真空干燥问题的关键是要实现真空度的程序控制，真空度控制程序包括线性变化和恒定两种，而且控制程序可以任意设定，由此可进行各种不同的真空干燥工艺。按照真空度程序控制思路设计的真空烘箱技术改造方案如图1所示，整个真空控制系统主要包括进气电动针阀、排气电动球阀、真空计、可编程PID控制器和真空泵，PID控制器分别调节进气针阀和排气球阀的开度大小来实现箱体内真空度按照设定程序进行变化。[align=center][img=01.干燥箱真空线性控制系统结构示意图,690,434]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/10/202210241814336548_5671_3221506_3.png!w690x434.jpg[/img][/align][align=center]图1 真空烘箱可编程真空度控制系统结构示意图[/align]对于细粉干燥过程的真空度控制，关键是要使得真空度按照某个设定的速率进行变化，该速率将在较长的一段时间内（如10-20分钟）将烤箱内的真空度从大气压缓慢降低到所需的低压压力。所谓速率是单位时间内的变化量，如 10Torr/min 斜率代表真空度在1分钟内逐渐变化10Torr 。对于我们一位客户的干燥粉末工艺，他们选择了大约 -150 Torr/min 的降压速率，他们将从 750 Torr 开始，一分钟后压力达到 600 Torr，然后下一分钟达到 450 Torr等，直到达到他们设定的目标压力。在目标压力达到后，也可以继续在目标压力处进行自动恒定控制。这样，通过这种自动化的真空度控制方式，可确保在干燥过程中粉末不会进入真空泵。此细粉干燥工艺用真空度控制系统具有以下特点：（1）普通细粉干燥工艺对最终达到的真空度要求并不是很高，真空度变化范围一般也只在10Torr~1个大气压的区间内，这时的真空度控制系统只需配备一只真空计就可覆盖所需压力变化范围。如果要求在更高的真空度下进行干燥，如0.1Torr~1个大气压范围，如图1所示，控制系统则需要配备两只真空计才能实现全量程真空度的精密测量和控制。（2）所用的真空度控制器是一台高精度的双通道控制器，每个通道都具有独立的PID自动控制功能。每个通道都是24位AD和16位DA，双精度浮点运算和最小输出百分比为0.01%。控制器具有RS485通讯和标准MODBUS协议，配备的测控软件，可遥控操作和存储显示测试曲线。（3）在如图1的真空度控制系统中，分别在进气口和排出口出配备的电动针阀和电动球阀，控制器自动调节针阀和球阀的开度来实现真空度的精密控制。在低压范围的真空度控制过程中，一般是将负责下游排气的电动球阀调节为始终的全开状态，通过电动针阀来调节进气流量实现真空度控制；在高压范围的真空度控制过程中，一般是将负责上游进气的电动针阀调节为某一开度并保持固定不变，通过下游的电动球阀来调节排气流量实现真空度控制。另外，这里所配备的电动针阀和电动球阀都属于高速阀门，从全闭到全开用时都小于1秒以内，非常适合真空度的动态控制需要，采用0~10V或4~20mA模拟信号可以直接驱动这两种电动阀门，且这两种阀门都有较低的真空漏率，适用于各种密闭设备的高真空要求。总之，本文所述的可编程真空度控制解决方案技术成熟很高，经过了大量试验，验证了此方案的可行性和可靠性，真空度控制精度可以很轻松的达到±1%以内，可彻底解决真空烘箱中干燥细粉所带来的扬尘和结垢问题，此方案也已在众多其他真空设备和工艺中得到了应用。[align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align]