一种用于固液凝固的低温制冷装置及系统的制作方法

本技术涉及x射线显微成像领域以及材料研究领域，特别涉及一种用于固液凝固的低温制冷装置及系统。

背景技术：

1、随着科研工作者对x射线应用的不断拓展，x射线作为一种强有力的探测工具已经得到了广泛的关注。x射线不仅仅在医疗领域发挥着举足轻重的作用，在工业领域x射线也作为一种工业探伤手段来保障产品生产的质量以及改进生产工艺。

2、“厚层地下冰”是各类工程建筑物遭受破坏的主要原因，冻土区生态又十分脆弱，极易受外界的干扰，且冻土的强度和变形特性与冻土的微观结构存在密切联系，为了研究冻土形成过程的机理，例如研究沙子和水在零下20℃结块成冰后沙石的三维分布，设计出了该低温原位装置。

3、然而针对固体颗粒在液体中凝固获得块状的装置设计较少，且结构复杂、尺寸较大，而x射线3d成像装置有被测试样不能过大、测试封闭而狭小等局限；同时，现有装置中有采用风冷的散热方式，会导致成像装置因受到震动而成像不清晰的问题，同时其散热效率不稳定，无法满足实验温度的要求；因此需要一种更加小巧、快速便捷制取固液混合物“冰”状试样的低温制冷装置及系统。

技术实现思路

1、本实用新型的发明目的是提供一种用于固液凝固的低温制冷装置及系统，解决现有技术中结构复杂、尺寸较大、散热效率不稳定无法满足实验温度的要求的技术问题。

2、为达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案是：一种用于固液凝固的低温制冷装置，包括水冷头、水循环散热单元、半导体制冷片、实验仓和底座，

3、所述水冷头通过管道与水循环散热单元连接，

4、所述半导体制冷片紧贴于水冷头的上方，所述实验仓紧贴于半导体制冷片的上方，

5、所述水冷头设于底座的上方，

6、还设有夹紧组件，其用于所述水冷头、半导体制冷片、底座之间的相对固定。

7、优选的技术方案中，所述夹紧组件包括浮动压紧板、固定压紧板和压紧板，所述浮动压紧板、固定压紧板围绕半导体制冷片的周向布置，所述压紧板设于半导体制冷片的顶部，所述浮动压紧板、固定压紧板和压紧板之间通过紧固件连接。

8、进一步的技术方案中，所述浮动压紧板、固定压紧板呈l型结构，所述压紧板呈框形结构。

9、优选的技术方案中，所述水循环散热单元包括水泵和铜排，所述铜排还配有散热风扇，所述水泵、铜排以及水冷头之间通过管道连通形成闭合的水循环系统。

10、进一步的技术方案中，所述半导体制冷片包括由自下往上采用4片面积逐渐减小的制冷片堆叠而成，所述半导体制冷片的顶部为低温侧且与实验仓的底部接触，所述半导体制冷片的底部为高温侧且与水冷头的顶部接触。

11、优选的技术方案中，所述底座包括支撑座和安装座，所述支撑座设于安装座的顶部，安装座用于与试验台固定连接，所述水冷头安装在支撑座上。

12、进一步的技术方案中，所述支撑座上开设有用于水管安装的通孔并设有水管接头，所述安装座的侧壁开设有通孔，通过水管接头连通水冷头与水循环散热单元。

13、本技术方案还公开了一种用于固液凝固的低温制冷系统，包括如上述所述的任一一种用于固液凝固的低温制冷装置和x射线成像装置。

14、由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

15、1．本实用新型通过在实验仓的底部设置半导体制冷片以及水冷头、水循环散热单元，能够保障实验液体稳定的-30℃的实验温度，可以很好的满足实验温度要求。

16、2.本实用新型采用水冷散热的方式，避免了风冷对实验仪器造成震动导致的成像不清晰的问题。

17、3.本实用新型采用的直插式的水管接头，避免了本低温原位装置在x射线图像采集过程中的旋转带来的扭动，为高质量成像提供重要的稳定性保障。

18、4.本实用新型采用夹紧组件，将半导体制冷片、底座、水冷头之间紧密连接固定，解决了现有技术中的装置之间连接松散、接触不紧密的问题，可以很好的将半导体制冷片的热量通过水冷头传导出去。

19、5.本实用新型半导体制冷片采用四级降温设计，即自上往下采用4片面积逐渐减小的制冷片的堆叠而成，底部面积大，便于散热，顶部面积最小，制冷效果好。

20、6.本实用新型的整体结构简单，制造成本相对更低，未来市场应用更广。

技术特征：

1.一种用于固液凝固的低温制冷装置，其特征在于：包括水冷头（12）、水循环散热单元、半导体制冷片（13）、实验仓（1）和底座，所述水冷头（12）通过管道与水循环散热单元连接，所述半导体制冷片紧贴于水冷头（12）的上方，所述实验仓（1）紧贴于半导体制冷片的上方，所述水冷头（12）设于底座的上方，还设有夹紧组件，其用于所述水冷头（12）、半导体制冷片（13）、底座之间的相对固定。

2.根据权利要求1所述的用于固液凝固的低温制冷装置，其特征在于：所述夹紧组件包括浮动压紧板（3）、固定压紧板（4）和压紧板（2），所述浮动压紧板（3）、固定压紧板（4）围绕半导体制冷片（13）的周向布置，所述压紧板（2）设于半导体制冷片（13）的上方，所述浮动压紧板（3）、固定压紧板（4）和压紧板（2）之间通过紧固件连接。

3.根据权利要求2所述的用于固液凝固的低温制冷装置，其特征在于：所述浮动压紧板（3）、固定压紧板（4）呈l型结构，所述压紧板（2）呈框形结构。

4.根据权利要求1所述的用于固液凝固的低温制冷装置，其特征在于：所述水循环散热单元包括水泵（8）和铜排（11），所述铜排（11）还配有散热风扇（10），所述水泵（8）、铜排（11）以及水冷头（12）之间通过管道连通形成闭合的水循环系统。

5.根据权利要求1或2所述的用于固液凝固的低温制冷装置，其特征在于：所述半导体制冷片（13）包括由自下往上采用4片面积逐渐减小的制冷片堆叠而成，所述半导体制冷片（13）的顶部为低温侧且与实验仓（1）的底部接触，所述半导体制冷片（13）的底部为高温侧且与水冷头（12）的顶部接触。

6.根据权利要求1所述的用于固液凝固的低温制冷装置，其特征在于：所述底座包括支撑座（5）和安装座（6），所述支撑座（5）设于安装座（6）的顶部，安装座（6）用于与试验台固定连接，所述水冷头（12）安装在支撑座（5）上。

7.根据权利要求6所述的用于固液凝固的低温制冷装置，其特征在于：所述支撑座（5）上开设有用于水管安装的通孔并设有水管接头（9），所述安装座（6）的侧壁开设有通孔，通过水管接头（9）连通水冷头（12）与水循环散热单元。

8.一种用于固液凝固的低温制冷系统，包括如权利要求1-7任一项所述的一种用于固液凝固的低温制冷装置和x射线成像装置。

技术总结
本技术公开了一种用于固液凝固的低温制冷装置及系统，装置包括水冷头、水循环散热单元、半导体制冷片、实验仓和底座，所述水冷头通过管道与水循环散热单元连接，所述半导体制冷片紧贴于水冷头的上方，所述实验仓紧贴于半导体制冷片的上方，所述水冷头设于底座的上方，还设有夹紧组件，其用于所述水冷头、半导体制冷片、底座之间的相对固定。本技术通过在实验仓的底部设置半导体制冷片以及水冷头、水循环散热单元，能够保障实验液体稳定的‑30℃的实验温度，可以很好的满足实验温度要求。

技术研发人员：范国华,赖政业,马毅,唐光泽,杨尚京,杨斌凯
受保护的技术使用者：微旷科技（苏州）有限公司
技术研发日：20231008
技术公布日：2024/4/22