可快速混合高温高压气体的实验装置及方法与流程

本发明涉及实验仪器技术领域，特别是涉及一种可快速混合高温高压气体的实验装置及方法。

背景技术：

微波多芯片组件(mmcm)是20世纪90年代发展较快的一种高级混合集成组件，它将多个集成电路芯片和电子元器件高密度组装在多层互连基板上并封装在同一壳体内，从而形成可靠性好的专用电子产品。作为封装组件，微波多芯片组件对多种环境气氛敏感。微波多芯片组件的内部气氛含量与其性能有着十分重要的联系，它是造成微波多芯片组件过早失效、性能下降的重要因素。

例如，封装组件内部残余气氛中的氢气对电子元器件的可靠性有严重危害，会导致许多对氢敏感的电子元器件性能下降。氢气对硅、镓、砷等电子元器件的负面影响包括引起材料变形、发生氧化反应、产生超标水汽造成失效等。而氢以多种形式存在于原材料中，在各类封装组件的研制生产过程中亦会被引入，并以不同的形式储存于电子元器件中，在一定的环境条件下会进行释放，导致内部残余气氛中的氢气浓度增加。可见，氢效应是航天、航空等多个涉及封装组件领域内普遍存在的问题，严重影响封装组件的性能与使用寿命，甚至造成失效。

为了避免或减缓上述问题，需要实验评估氢效应对封装组件的影响，实验要求在混合氢气气氛中进行。然而，一般的实验装置只能通过氢气分子自由扩散的方式混合各种气体，无法实现气体的快速混合，也无法实现高温(如250℃)高压(如大于或等于101kpa)气体的混合。

技术实现要素：

基于此，有必要针对一般的实验装置无法实现气体的快速混合，也无法实现高温高压气体的混合的问题，提供一种可快速混合高温高压气体的实验装置及方法。

一种可快速混合高温高压气体的实验装置，包括实验容器、主动转动座、搅动机构及从动转动座，所述实验容器内设有实验腔体，所述主动转动座设置在所述实验腔体外，所述搅动机构和所述从动转动座设置在所述实验腔体内，所述搅动机构安装在所述从动转动座上以跟随所述从动转动座转动，所述主动转动座上设有第一磁性机构，所述从动转动座上设有第二磁性机构，所述主动转动座通过所述第一磁性机构与所述第二磁性机构的配合带动所述从动转动座转动。

使用上述可快速混合高温高压气体的实验装置时，先按照预定要求往实验腔体送入各种气体，再转动主动转动座，主动转动座通过第一磁性机构与第二磁性机构的配合带动从动转动座转动，从动转动座驱动搅动机构转动，从而可实现高温高压气体的快速混合。该可快速混合高温高压气体的实验装置利用磁力驱动的方式间接驱动搅动机构转动，如此只需保证实验腔体内的搅动机构和从动转动座能够承受高温高压即可，无需考虑实验腔体外的零部件可否在高温高压环境下工作，有利于生产制造。

在其中一个实施例中，所述主动转动座的转动轴线与所述从动转动座的转动轴线同轴设置，所述第一磁性机构包括至少两个第一磁铁，至少两个所述第一磁铁围绕所述主动转动座的转动轴线间隔设置，所述第二磁性机构包括至少两个第二磁铁，至少两个所述第二磁铁围绕所述从动转动座的转动轴线间隔设置，至少两个所述第一磁铁与至少两个所述第二磁铁一一对应设置，所述第一磁铁靠近所述第二磁铁的一端的磁极极性与所述第二磁铁靠近所述第一磁铁的一端的磁极极性相反。在主动转动座转动的过程中，第一磁铁与对应的第二磁铁通过磁力相互吸引，第一磁铁跟随主动转动座转动，第二磁铁也相应转动并带动从动转动座转动，从而可靠驱动搅动机构转动。

在其中一个实施例中，所述实验容器上设有与所述实验腔体连通的开口，所述开口处安装有封盖，所述封盖由非导磁材料制成，所述第一磁铁、所述第二磁铁与所述封盖对应设置。第一磁铁和第二磁铁产生的磁场能够通过由非导磁材料制成的封盖，保证主动转动座顺利带动从动转动座转动。

在其中一个实施例中，所述第一磁铁和所述第二磁铁均为永磁铁，适用于高温高压环境。

在其中一个实施例中，所述可快速混合高温高压气体的实验装置还包括驱动机构，所述驱动机构设置在所述实验腔体外，所述驱动机构与所述主动转动座驱动连接以驱动所述主动转动座转动。驱动机构驱动主动转动座快速转动，从而实现搅动机构的快速转动，使得气体快速混合。而且驱动机构由于设置在实验腔体外，无需考虑其可否在高温高压环境下工作，便于生产制造。

在其中一个实施例中，所述驱动机构包括驱动电机，所述主动转动座套设固定在所述驱动电机的输出轴上。利用驱动电机驱动主动转动座快速转动，可靠性高。

在其中一个实施例中，所述搅动机构包括风扇叶片及支撑立柱，所述风扇叶片安装在所述支撑立柱上，所述支撑立柱安装在所述从动转动座上以跟随所述从动转动座转动。支撑立柱跟随从动转动座转动，从而带动风扇叶片转动，达到快速混合气体的目的。

在其中一个实施例中，所述可快速混合高温高压气体的实验装置还包括安装架，所述安装架设置在所述实验腔体内，所述安装架上设有轴承，所述支撑立柱可转动地安装在所述轴承上，所述从动转动座套设固定在所述支撑立柱上，方便搅动机构和从动转动座的安装。

在其中一个实施例中，所述可快速混合高温高压气体的实验装置还包括抽气机构及调温机构，所述抽气机构用于抽取所述实验腔体内的气体，所述调温机构用于调节所述实验腔体内的温度。利用抽气机构抽取实验腔体内的气体，对实验腔体进行抽真空，以免残留气体影响实验结果。利用调温机构调节实验腔体内的温度，使得实验在满足预定要求的温度条件下进行。

一种可快速混合高温高压气体的实验方法，包括如下步骤：

提供上述的可快速混合高温高压气体的实验装置；

利用抽气机构抽取实验腔体内的气体，使得实验腔体的真空度达到预定要求；

按照预定要求往实验腔体送入各种气体，并利用调温机构调节实验腔体内的温度；

转动主动转动座，主动转动座通过第一磁性机构与第二磁性机构的配合带动从动转动座转动，从动转动座驱动搅动机构转动。

上述可快速混合高温高压气体的实验方法，先利用抽气机构抽取实验腔体内的气体，对实验腔体进行抽真空，以免残留气体影响实验结果。然后按照预定要求往实验腔体送入各种气体，利用调温机构调节实验腔体内的温度，使得实验在满足预定要求的温度条件下进行。再转动主动转动座，主动转动座通过第一磁性机构与第二磁性机构的配合带动从动转动座转动，从动转动座驱动搅动机构转动，从而可实现高温高压气体的快速混合。

附图说明

图1为本发明实施例所述的可快速混合高温高压气体的实验装置的结构示意图。

附图标记说明：

10、实验容器，100、实验腔体，110、封盖，20、主动转动座，200、第一磁性机构，201、第一磁铁，30、搅动机构，300、风扇叶片，310、支撑立柱，40、从动转动座，400、第二磁性机构，401、第二磁铁，50、驱动机构，501、驱动电机，60、安装架，70、支座。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

结合图1所示，在一实施例中提供一种可快速混合高温高压气体的实验装置，包括实验容器10、主动转动座20、搅动机构30及从动转动座40。所述实验容器10内设有实验腔体100，所述主动转动座20设置在所述实验腔体100外，所述搅动机构30和所述从动转动座40设置在所述实验腔体100内。所述搅动机构30安装在所述从动转动座40上以跟随所述从动转动座40转动。所述主动转动座20上设有第一磁性机构200，所述从动转动座40上设有第二磁性机构400，所述主动转动座20通过所述第一磁性机构200与所述第二磁性机构400的配合带动所述从动转动座40转动。

使用上述可快速混合高温高压气体的实验装置时，先按照预定要求往实验腔体100送入各种气体，再转动主动转动座20，主动转动座20通过第一磁性机构200与第二磁性机构400的配合带动从动转动座40转动，从动转动座40驱动搅动机构30转动，从而可实现高温高压气体的快速混合。该可快速混合高温高压气体的实验装置利用磁力驱动的方式间接驱动搅动机构30转动，如此只需保证实验腔体100内的搅动机构30和从动转动座40能够承受高温高压即可，无需考虑实验腔体100外的零部件可否在高温高压环境下工作，有利于生产制造。

需要说明的是，该可快速混合高温高压气体的实验装置除了能够混合高温高压气体以外，也能够混合常温常压气体或低温低压气体等，不以此为限。

结合图1所示，所述主动转动座20的转动轴线与所述从动转动座40的转动轴线同轴设置，所述第一磁性机构200包括至少两个第一磁铁201，至少两个所述第一磁铁201围绕所述主动转动座20的转动轴线间隔设置，所述第二磁性机构400包括至少两个第二磁铁401，至少两个所述第二磁铁401围绕所述从动转动座40的转动轴线间隔设置，至少两个所述第一磁铁201与至少两个所述第二磁铁401一一对应设置，所述第一磁铁201靠近所述第二磁铁401的一端的磁极极性与所述第二磁铁401靠近所述第一磁铁201的一端的磁极极性相反。例如，当所述第一磁铁201靠近所述第二磁铁401的一端的磁极为n极时，所述第二磁铁401靠近所述第一磁铁201的一端的磁极应为s极。当所述第一磁铁201靠近所述第二磁铁401的一端的磁极为s极时，所述第二磁铁401靠近所述第一磁铁201的一端的磁极应为n极。在主动转动座20转动的过程中，第一磁铁201与对应的第二磁铁401通过磁力相互吸引，第一磁铁201跟随主动转动座20转动，第二磁铁401也相应转动并带动从动转动座40转动，从而可靠驱动搅动机构30转动。

具体地，所述第一磁铁201和所述第二磁铁401均为永磁铁，适用于高温高压环境。可选地，所述第一磁铁201和所述第二磁铁401均为钕铁硼磁铁，磁性能优异。

结合图1所示，所述实验容器10上设有与所述实验腔体100连通的开口，所述开口处安装有封盖110，所述封盖110由非导磁材料制成，所述第一磁铁201、所述第二磁铁401与所述封盖110对应设置。第一磁铁201和第二磁铁401产生的磁场能够通过由非导磁材料制成的封盖110，保证主动转动座20顺利带动从动转动座40转动。

可选地，所述封盖110由玻璃制成，耐热性能耗。

结合图1所示，所述可快速混合高温高压气体的实验装置还包括驱动机构50，所述驱动机构50设置在所述实验腔体100外，所述驱动机构50与所述主动转动座20驱动连接以驱动所述主动转动座20转动。驱动机构50驱动主动转动座20快速转动，从而实现搅动机构30的快速转动，使得气体快速混合。而且驱动机构50由于设置在实验腔体100外，无需考虑其可否在高温高压环境下工作，便于生产制造。

具体地，所述驱动机构50包括驱动电机501，所述主动转动座20套设固定在所述驱动电机501的输出轴上。利用驱动电机501驱动主动转动座20快速转动，可靠性高。

此外，所述可快速混合高温高压气体的实验装置还包括支座70，所述驱动电机501驱动机构50安装在所述支座70上，方便驱动机构50的安装。

结合图1所示，所述搅动机构30包括风扇叶片300及支撑立柱310，所述风扇叶片300安装在所述支撑立柱310上，所述支撑立柱310安装在所述从动转动座40上以跟随所述从动转动座40转动。支撑立柱310跟随从动转动座40转动，从而带动风扇叶片300转动，达到快速混合气体的目的。

结合图1所示，所述可快速混合高温高压气体的实验装置还包括安装架60，所述安装架60设置在所述实验腔体100内，所述安装架60上设有轴承，所述支撑立柱310可转动地安装在所述轴承上，所述从动转动座40套设固定在所述支撑立柱310上，方便搅动机构30和从动转动座40的安装。

此外，所述可快速混合高温高压气体的实验装置还包括抽气机构及调温机构，所述抽气机构用于抽取所述实验腔体100内的气体，所述调温机构用于调节所述实验腔体100内的温度。利用抽气机构抽取实验腔体100内的气体，对实验腔体100进行抽真空，以免残留气体影响实验结果。利用调温机构调节实验腔体100内的温度，使得实验在满足预定要求的温度条件下进行。

结合图1所示，在一实施例中提供一种可快速混合高温高压气体的实验方法，包括如下步骤：

提供上述的可快速混合高温高压气体的实验装置；

利用抽气机构抽取实验腔体100内的气体，使得实验腔体100的真空度达到预定要求；

按照预定要求往实验腔体100送入各种气体，并利用调温机构调节实验腔体100内的温度；

转动主动转动座20，主动转动座20通过第一磁性机构200与第二磁性机构400的配合带动从动转动座40转动，从动转动座40驱动搅动机构30转动。

上述可快速混合高温高压气体的实验方法，先利用抽气机构抽取实验腔体100内的气体，对实验腔体100进行抽真空，以免残留气体影响实验结果。然后按照预定要求往实验腔体100送入各种气体，利用调温机构调节实验腔体100内的温度，使得实验在满足预定要求的温度条件下进行。再转动主动转动座20，主动转动座20通过第一磁性机构200与第二磁性机构400的配合带动从动转动座40转动，从动转动座40驱动搅动机构30转动，从而可实现高温高压气体的快速混合。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。