[发明专利]一种基于热传导与热对流的高效无磁温控装置

说明书

一种基于热传导与热对流的高效无磁温控装置，由对流调温舱、实验舱、辐射调温箱和冷却压缩机组成。其中冷却压缩机通过态的变化产生的冷液通过主冷管导入对流调温舱的冷却交换箱内，并经由冷却管流入冷却网，将循环风机吹出的空气冷却后经过加热网后从入风管进入实验舱的磁屏蔽舱体让调配好温度的空气流对舱内进行快速温度调控；冷却压缩机产生的另一部分冷液通过副冷管导入辐射温度控制箱，在辐射控制温度箱内安装有加热板和多个PT100热电阻通过温度调控后，采用潜水泵将调配好温度的液体通过冷传管传入辐射管，通过温度辐射对实验舱内的温度进行精准控制。本装置采用动态平衡方式对流与辐射结合进行调温，提高了系统温控精度和速度。

技术领域

本发明属于无磁智能温控领域，涉及一种高效无磁温控装置，更具体是涉及一种基于热传导与热对流的高效无磁温控装置。

背景技术

随着科技的不断前进，精密磁测量已经成为了现阶段的一个研究热点。为了得到更高灵敏度的磁信息，我们需要对各个可以实现磁信息测量的工具进行研究、对比，以得到最优化的精密测量工具并应用于各研究领域中。而现阶段，为了得到高灵敏度的磁信息检测，研究者们已经将重心转移到了利用电子自旋进行的磁信息检测的研究和控制。目前针对各种类型精密磁信息测量系统中存在的使用环境要求高，系统稳定性不高等问题，开展了利用金刚石NV色心电子自旋进行磁信息测量的基础研究，期望为未来的基于NV色心电子自旋的高灵敏度原子磁强计的应用奠定基础。

目前针对于温度对金刚石NV色心电子自旋的影响的研究也在不断推进的过程中，但温度对金刚石NV色心电子自旋的研究与无磁环境分割开了，目前针对于无磁环境下温度对金刚石NV色心的研究仍有许多空白需要补充。对于无磁高精度温度调控下金刚石NV色心电子自旋的研究受到实验条件及实验设备的限制无法做到较为精准的实验。

发明内容

本发明的目的是为了实现无磁并且温度可调控条件下金刚石NV色心电子自旋的研究而设计的一个专用实验台，提供了一个进行磁屏蔽并且在不引入磁干扰的情况下对金刚石周围温度进行精准调控的实验装置。

本发明巧妙的采用了多层坡莫合金制作而成的磁屏蔽舱体、无磁铜管和无磁PT100温度传感器结合的反馈调节机制，在不引入磁干扰的情况下对温度进行感知和调节；另一方面进行温度调节采用了热对流、热传导分布进行的方式配合温度调控的动态平衡实现了温度调控的高效化和高精确化，在温度调控方面具有开创性突破。

为了达到上述目的，本发明实现目的所采用的技术方案为：

一种基于热传导与热对流的高效无磁温控装置，包括对流调温舱、实验舱、辐射调温箱和冷却压缩机；

所述对流调温舱包括舱体安装架、舱体、加热网、冷却管、冷却网、冷却交换箱、循环风机和主冷管；其中舱体通过舱体安装架进行定位，舱体一头连接入风管另一头连接循环风机；舱体内靠近循环风机的一端间隔分布安装有冷却网，冷却网与冷却管相连，冷却压缩机通过主冷管与冷却交换箱连接，冷却交换箱与冷却管连接，冷却压缩机的冷液进入冷却交换箱后通过冷却管进入冷却网；舱体内靠近入风管的一端间隔分布安装有加热网，经过冷却网后的冷空气经过调好温度的加热网通过入风管进入实验舱；

所述实验舱包括入风管、出风管、磁屏蔽舱体、对流管、辐射管、安装底座、实验台固定架、实验台和无磁PT100温度传感器；由多层坡莫合金制作而成的磁屏蔽舱体通过安装底座安装定位，实验台固定架安装固定于磁屏蔽舱体内部，实验台固定架上安装有实验台，实验台固定架上方在实验台外围安装有对流管和辐射管，通过对流管和辐射管对实验台进行温度控制调节；对流管和辐射管采用无磁铜管弯制而成，对流管在其内侧有一系列孔，对流管两端分别与入风管、出风管连接，方便将调配好的空气流进入磁屏蔽舱体，并直接流向实验台，辐射管通过温度辐射的形式向实验台进行温度场调节；