[发明专利]一种X射线显微镜的箱体主动温控系统

说明书

本发明提供一种X射线显微镜的箱体主动温控系统，解决了现有X射线显微镜机箱无法主动保证机箱内部仪器发热导致的X射线显微镜工作热漂移和成像不稳定的问题。主动温控系统主要由机架内壁隔热部件、冷却水循环机，冷却水循环回路，换热部件，辅助部件组成，其中机架内壁隔热部件内层有硅酸铝纤维隔热材料。冷却水循环机有大小两台用于不同冷却部分，冷却水循环回路由铜管与软水管协同工作。其换热部件为根据尺寸定制的换热铜块以及铜导热带、铜夹头等。其辅助部件主要为安装在两侧壁上的内部气流循环风扇以及安装在光路方向上的多个高精度温度传感器。通过以上部件组成主动温控系统，保证箱体内温度环境稳定，更有利于仪器运行。

技术领域

本发明涉及一种温控系统，特别涉及一种X射线显微镜的箱体主动温控系统。属于精密科学仪器领域。

背景技术

在现代进行的各项科学研究和技术开发，都在追求技术的升级和成果的产出，这两个目标都要极大程度地依赖于相应的科学仪器在实验或者技术研发过程中给予支持，通过这些科学仪器提供表现材料性能和特性的高效成像来完成对应的科研目标。其中X射线显微镜在生物科学、环境科学、生物医学宇宙学、仿生学等科学研究方面占据着重要的地位，无论是开发与论证用于描述材料性能和特性的模型，或是简单地对结构细节信息进行成像，都能以三维方式揭示微观结构的细节。

纳米级X射线显微镜已成为观察微观世界三维结构的重要工具之一，也是目前X射线显微镜领域应用发展的一个重要方向。传统X射线显微镜的空间分辨率从毫米量级或者微米量级指进到纳米量级，使人们在几十微米的空间范围，以几十纳米的空间分辨观察微现世界的三维结构。但是由于纳米级X射线显微镜在成像的过程中需要持续运行较长的时间。在运行的过程中，其内部的电动机、电子元器件等部件会产生热损耗。一方面其持续的发热导致X射线显微镜核心部位的机械组成部件产生热变形，导致X射线光学元器件热漂移，进而影响X射线显微镜连续成像的精度；另一方面由于X射线显微镜在运行过程中并非稳态过程，各电机轴或电子元器件的瞬时功率在变化，其各部件的等效发热功率并非恒定。其瞬时发热功率的变化对于温度的影响将导致X射线显微镜的核心部件产生热漂移，从而使工作区域即光学成像腔体和探测器模块受到较大干扰，输出的图像更容易产生伪影、噪声，此处温度影响X射线显微镜内部重要组件问题在中国专利202010746863也有提及。这种影响带来的后果会使科研进程减缓，无法支持科研人员更快速有效的去完成科研任务。

发明内容

本发明目的在于提供一种X射线显微镜的箱体主动温控系统来解决箱体内部X射线显微镜运行过程中所产生的由仪器内部的电机、电路板等元器件发热进而导致X射线显微镜核心部件的热变形和热漂移，严重影响X射线显微镜的成像分辨率的问题，来保障科研人员在使用X射线显微镜更加高效的完成科研任务。

本发明内容中所述的“仪器”代指X射线显微镜，文中提及的“工作区域”为X射线显微镜发热重点区域，即“光学成像腔体”，两者为同一事物。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种X射线显微镜的箱体主动温控系统包括机架内壁隔热部件、冷却水循环机，冷却水循环回路，换热部件，辅助部件。

所述温控系统由机箱内温控冷却水循环系统以及工作区域温控冷却水循环系统组成。机箱内温控冷却水循环系统保证机箱内温度环境稳定，工作区域温控冷却水循环系统保证工作区域环境稳定。两者中所包含的组件包含在上段提及的名称中，且在下文详细描述时有区分解释。

进一步地，机架内壁隔热部件由安装于机架四壁的隔热材料组成。所述隔热材料较优解是使用单面带胶的硅酸铝纤维保温材料，其具有保温效果好、吸音降噪性能、抗拉强度大、热导率低的优点。能够较好地保证机箱内温度不受外界影响，同时维持机箱内温度稳定。

进一步地，所述冷却水循环回路包括软水管、铜管等管道连接部件。所述冷却水循环回路分为机箱内冷却水循环回路以及工作区域局部冷却水循环回路。