本实用新型涉及自动化温度测控技术领域，尤其是一种用于低温程序升温实验的线性升温装置。
背景技术：
程序升温技术是催化研究领域中应用最广泛的一种分析技术，它不仅可以定性和定量的分析表面物种及其在表面上的吸附、反应情况，还可以与其他表面科学技术一起互补利用，得到更多在分子层面上的微观信息。随着现代工业催化技术不断追求低能耗、绿色环保和可持续发展的目标，降低催化反应的温度一直是研究人员的主要目标之一。从常温开始的程序升温技术已经不能完全满足现代催化技术的基础和应用研究；然而，从低温开始的线性升温装置一方面商业化程度很低，另一方面现有的产品通常只能实现从低温到常温和常温到高温的分段式线性升温，且结构复杂、价格昂贵、线性精度不高，很难与现有产品进行对接。因此，研究具有通用性的可用于低温程序升温实验的线性升温装置具有重要的现实意义。
经检索：中国专利：王成文，一种低温反应装置，专利号：201320642678.0；王成文，一种高低温串联反应装置，专利号：201320643360.4；张超智等，一种高低温反应一体装置，专利号：201420341900.8。这些相关装置均涉及催化剂低温相关技术，然而它们在一定程度上存在结构复杂、造价较高、线性精度不高、线性范围较小的不足。
提高从低温开始的线性升温技术的控制精度，除了需要对样品准确的测温、较好的PID参数和稳定的电学系统，更重要的是给系统提供一个稳定的冷却源、程序可控的加热源以及稳定的温度响应。而后者正是现有产品面临的最主要挑战之一，同时也是本发明的主要出发点和创新点。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于，提供一种造价低廉、结构简单且通用性好的用于低温程序升温实验的线性升温装置，该装置是由U型管、样品、加热灯丝、杜瓦杯、橡胶塞、热电偶、PID模块、程控电源、金属螺旋管、气体管、杜瓦瓶、液氮、两通接头和小型负压泵组成，该装置的气体管路内的气体为氦气，由小型负压泵驱动氦气在由杜瓦杯、金属螺旋管和气体管构成的封闭空间内循环，冷却气经杜瓦瓶中的液氮进行冷却后进入杜瓦杯，为置于U型管中的样品提供稳定的冷却源。样品的温度由热电偶测出反馈至PID模块，并由PID模块控制为样品加热灯丝提供电流的程控电源从而实现样品的稳定线性升温。另外，通过调节小型负压泵的抽气速率可以改变样品所降至的最低温度。
本实用新型所述的一种用于低温程序升温实验的线性升温装置，该装置是由U型管、样品、加热灯丝、杜瓦杯、橡胶塞、热电偶、PID模块、程控电源、金属螺旋管、气体管、杜瓦瓶、液氮、两通接头和小型负压泵组成，在杜瓦杯(4)中固定有用于程序升温实验的U型管(1)，在U型管(1)中的一侧管内设有样品(4)，并在其外部固定有加热灯丝(3)，加热灯丝(3)的两端与程控电源(8)连接，热电偶(6)的一端与样品(2)连接，热电偶(6)的另一端与PID模块(7)连接，PID模块(7)与程控电源(8)连接，在杜瓦杯(4)的顶端通过U型管(1)固定橡胶塞(5)；在杜瓦杯(4)的一侧设有杜瓦瓶(11)，杜瓦瓶(11)中设有金属螺旋管(9)，金属螺旋管(9)的一端连接的气体管(10)通过杜瓦杯(4)的顶端固定的橡胶塞(5)插入杜瓦杯(4)中，金属螺旋管(9)的另一端连接的气体管(10)通过两通接头(13)、小型负压泵(14)由杜瓦杯(4)的顶端固定的橡胶塞(5)插入杜瓦杯(4)中，在杜瓦瓶(11)中装有液氮(12)。
所述的杜瓦杯(4)为封闭的气体循环系统。
所述的气体管(10)内的气体为氦气。
所述的热电偶为K型热电偶。
所述用于程序升温实验的U型管为玻璃或石英管。
本实用新型所述的一种用于低温程序升温实验的线性升温装置，该装置具有的优点和积极效果为：对程序升温技术中常用的U型管的加热和冷却系统进行改造，为样品从低温开始的线性升温提供了稳定的冷却源、程序可控的加热源以及稳定的外界环境，从而可以实现从低温(近液氮温度)至高温(高于700K)的连续线性升温，具有结构简单、造价低廉、线性精度高等特点，有很强的通用性。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明并给出实施例。
本实用新型所述的一种用于低温程序升温实验的线性升温装置，该装置是由U型管、样品、加热灯丝、杜瓦杯、橡胶塞、热电偶、PID模块、程控电源、金属螺旋管、气体管、杜瓦瓶、液氮、两通接头和小型负压泵组成，在杜瓦杯4中固定有用于程序升温实验的U型管1，在U型管1中的一侧管内设有样品4，并在其外部固定有加热灯丝3，加热灯丝3的两端与程控电源8连接，加热灯丝3对样品2进行加热，为其提供了稳定的加热源，热电偶6的一端与样品2连接，热电偶6的另一端与PID模块7连接，热电偶为K型热电偶，PID模块7与程控电源8连接，在杜瓦杯4的顶端通过U型管1固定橡胶塞5，构成封闭的气体循环系统，用于程序升温实验的U型管为玻璃或石英管；在杜瓦杯4的一侧设有杜瓦瓶11，杜瓦瓶11中设有金属螺旋管9，金属螺旋管9的一端连接的气体管10通过杜瓦杯4的顶端固定的橡胶塞5插入杜瓦杯4中，金属螺旋管9的另一端连接的气体管10通过两通接头13、小型负压泵14由杜瓦杯4的顶端固定的橡胶塞5插入杜瓦杯4中，气体管10内的气体为氦气，在杜瓦瓶11中装有液氮12；
在使用时，用于程序升温的U型管1两端开口分别连接于相关仪器装置上(如化学吸附仪)，实验前首先保证杜瓦瓶11中没有加入液氮，将连接气体管10的两通接头13打开，将连接小型负压泵14一端的接口连接到氦气供气装置，打开小型负压泵14并保持一段时间，以保证气体管10、金属螺旋管9和橡胶塞5封闭的杜瓦杯4所构成的封闭系统中的空气被排干净并充满氦气，然后关闭小型负压泵14，并迅速重新将气体管10通过两通接头13连接好；在杜瓦瓶11中装满液氮12，并重新打开小型负压泵14，气体管10中的氦气通过盛有液氮的杜瓦瓶11时被冷却至液氮温度，置于U型管1中的样品2分别由加热灯丝3提供稳定的加热源，在气体管10和杜瓦杯4构成的封闭系统内循环的氦气会将U型管1中所放置的样品2冷却至低温，由小型负压泵14驱动的冷却气体分别与液氮12和样品2发生热交换，为样品2的冷却提供了稳定的冷却源，样品2温度由K型热电偶6监测并反馈至PID模块7，由PID模块7控制程控电源8对样品2进行线性升温，从低温开始的线性升温过程则由PID模块7控制和程控电源8的控制下自动完成；由杜瓦杯4、金属螺旋管9、气体管子10和小型负压泵14所构成的封闭空间为样品2的温度响应提供了稳定的外界环境。