[发明专利]精确测量低温下多物相导热系数的可视化装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种多物相导热系数的测得装置，特别涉及一种使用非加热方法测得导热系数的装置，并且能对玻璃化过程进行实时观察的测得装置。

背景技术

目前，在常温环境下的离体生物细胞、组织以及器官无法长期存活而保持其生理特性不变目前，为使生物材料或产品长期保持原有的生理结构和机能, 低温保存已被公认为最有效的方法。在冻结和复温过程中, 因相变、渗透压、热应力、机械作用等因素引起的蛋白质变性、脂类氧化、能量代谢紊乱和细胞体积变化等细胞损伤不容忽视。如何选择最佳的降温速率、复温速率以及通过添加合适的低温保护剂来规避细胞损伤, 是提高保存质量的关键。玻璃化保存时提高生物体存活率的一种有效的保存方式。玻璃化受低温保护剂浓度和降温速率两种因素所制约，所以低温保护剂的导热系数研究成为了重点。目前最为公认的流体导热系数测量方法为热线法，若使用热线法测量低温保护剂，热线的加热导致热线周围的玻璃体发生相变，导致测量误差。中国专利200920071383，公开一种纳米低温保护剂导热系数测量的可视化装置，已提出通过热平板比较法测量纳米低温保护剂在玻璃化过程的导热系数，避免了使用加热测量导热系数的传统方法，利用比较法测得样品导热系数，可是却忽略了低温保护剂在降温过程中得状态变化，若降温速率过慢时，低温保护剂结晶，可能胀裂双层真空玻璃管，若降温速率足够快，低温保护剂玻璃化，体积变小，则贴在双层玻璃管的贴片式热电偶所测温度不是低温保护剂的温度，影响测量精度。

发明内容

本发明是要解决加热过程中玻璃态容易液化，冻结过程中由温度梯度会导致的试样温度不均匀，测量过程中易将双层玻璃管胀裂，及热电偶所测温度为双层玻璃管温度等技术问题，而提供一种精确测量低温下多物相导热系数的可视化装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种精确测量低温下多物相导热系数的可视化装置，包括石英盒，冷源铜块，热源铜块，硼硅玻璃，其特点是：冷源铜块和热源铜块对称布置，冷源铜块和热源铜块中间放置石英盒和硼硅玻璃，且硼硅玻璃靠近热源铜块一侧构成测试台，冷源铜块和热源铜块内分别设有冷源通道和热源通道，冷源铜块上开有冷源进，出口，热源铜块上开有恒温水进，出口，石英盒内部两侧面和硼硅玻璃两侧分别放置贴片式热电偶。 

冷源铜块和热源铜块外面分别包有冷源铜块保温层和热源铜块保温层。

冷源铜块和热源铜块上分别设有用以固定石英盒和硼硅玻璃的方形凹槽。

冷源铜块保温层和热源铜块保温层外加有用以固定冷热源铜块的松紧圈。

石英盒上部安装摄像头，用于记录试样的降温过程中的状态变化。

本发明的有益效果在于： 该装置由温度恒定的高低温两块铜块组成，石英盒竖直放，在低温下即使样品玻璃化或结晶，也不会将石英盒胀裂，贴片式热电偶所测温度为样品温度，测量精确。松紧圈的设计使得冷热源温度分布均匀，减小空气热阻，且使得装置模型更接近一维导热模型。该装置结构简单、密封性好、操作和观察舒适。能准确测量玻璃体的导热系数，并且还能测量其他液体，悬浮液、固体以及玻璃体试样在常温及低温下的导热系数。同时摄像记录试样低温下的状态变化。

附图说明

图1是本发明的结构主视图；

图2是图1的俯视图；

图3是本发明的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图3所示，本发明的精确测量低温下多物相导热系数的可视化装置，包括石英盒2、冷源出口3、冷源铜块4、冷源铜块保温层5、松紧圈7、螺栓8、热源铜块保温层10、热源铜块11、贴片式热电偶12、硼硅玻璃13、摄像头14等。

测试台由对称布置的冷源铜块4和热源铜块11以及一个石英盒2及硼硅玻璃13组成。冷源铜块4和热源铜块11内分别设有很薄的空腔冷源（-120℃）通道16和热源（20℃）通道17，一个冷源铜块4上开有冷源进口6和冷源出口3，另一热源铜块11上开有恒温水进口9和恒温水出口1，冷源铜块4和热源铜块11上分别设有方形凹槽15，用以固定石英盒2和硼硅玻璃13。硼硅玻璃13靠近热源铜块11一侧，硼硅玻璃13可以根据不同的降温速率选择成不同厚度的硼硅玻璃13。待测样品放在石英盒2内靠近冷源铜块4这侧。两个铜块之间的最大温差可控制在140℃，冷却速率为1~500℃每分钟。