专利名称：脉冲激光调q用近临外流体发生器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于激光技术领域，特别涉及脉冲激光调Q装置。
背景技术：
人们常见的物质固、液、气三态与激光作用时，均可产生非线性效应。但是固体态晶体有吸收系数大，损伤阈值低和损伤后难以修复的缺点；气体因物质密度小而有增益系数小的缺点；液体的特性居于气体和晶体之间，但液体因不可压缩而有密度、损伤阈值和增益系数不易调整的缺点；因而常见的物质三态难以用于高能强激光非线性效应研究。
超临界流体(SuperCritical Fluid，简称SCF)是状态处于临界温度以上和临界压力以上的单相流体(T＞Tc，p＞pc)，它的密度介于气体和液体之间，且密度均匀，扩散性良好。由于SCFNCP的光学性质易于调节，所以做SCF激光实验时，需要接近临界点的超临界流体(SuperCriticalFluid Near Critical Point，简称SCFNCP或近临外流体)。但为流体建立近临外条件是比较困难的，因为已知的众多物质中，临界压力和临界温度接近常态的物质几乎没有。要么临界压力高(如CO2的临界压力为7.32MPa)、要么临界温度低(如H2的临界温度为-239.9℃)。考虑到加热比制冷方便，一般选用临界温度在常温或常温以上的流体如CO2或SF6来建立近临外条件。这些流体通常以液态灌入钢瓶，故钢瓶内的流体压力一般低于临界压力，需要对其再加压来超过临界压力。
SCFNCP激光调Q实验对流体的要求是流体处在近临外区域，流体宜静不宜动，流体性能稳定，流体温度和压力可控制。
在传统的SCF萃取装置中，SCF在与物料的接触中完成传质和萃取携带任务，故要求SCF循环流动。SCF进泵之前要先经过冷凝器变成液体，以便高压泵加压，加压之后再经过加热器升温，这样达到超临界状态。SCF萃取装置只能以循环流动的方式使流体达到超临界温度和超临界压力，而SCFNCP激光调Q实验需要超临界流体是不流动的，需要温度、压力等有关参数是均匀稳定的，故SCF萃取装置不适合于SCFNCP激光调Q实验。此外，SCF萃取装置中除了加压、加热耗能外，循环流动和冷凝还要额外耗能。还可能因泵腔密封不严，致使杂质窜入流体而影响流体性能参数的稳定。
发明内容
本实用新型提出一种脉冲激光调Q用近临外流体发生器，针对SCFNCP激光调Q实验对流体的需求，集抽真空、加压稳压、升温恒温为一体，克服现有超临界流体SCF萃取装置用于激光调Q实验能耗高、体积大、稳压精度低、泵腔密封不严而影响流体性能稳定的缺点。
本实用新型的一种脉冲激光调Q用近临外流体发生器，由建立压力部分和循环恒温浴部分构成，建立压力部分包括高压泵、蓄能器和真空泵，高压泵通过管路连接蓄能器的气囊外空间，蓄能器的气囊连通两条管路其中一条用于连通蓄有光学流体的钢瓶、另一条用于连通激光调Q光学池，真空泵通过管路连通激光调Q光学池，用于对激光调Q光学池抽真空；循环恒温浴部分包括通过管路连接的恒温浴槽及循环泵，循环泵另一端用于通过管路连通激光调Q光学池，恒温浴槽连接恒温回流管、后者用于连通激光调Q光学池；建立压力部分可以将调Q用光学流体的压力提高到近临外压力；循环恒温浴部分可以将调Q用光学流体的温度提高到近临外温度。
所述的近临外流体发生器，蓄能器中气囊用于灌充流体，构成“柔性汽缸”，在高压泵的反复作用下，气囊可不断压出囊内流体和吸入新的流体，直到将光学池内的流体压力提高到所要求的近临外状态。
所述的近临外流体发生器，其进一步的特征在于所述高压泵、蓄能器、真空泵各自与管路之间均装设有截止阀；真空泵与截止阀之间装设单向阀，防止流体倒流到管路中；蓄能器与截止阀之间也装设单向阀，防止流体倒流回蓄能器。
所述的近临外流体发生器，蓄能器、真空泵连通激光调Q光学池的管路上可以装设有放空截止阀，当压力高于所需值时，通过放空截止阀放空或流到贮罐来调节。
在本实用新型中，蓄能器的气囊成为“柔性气缸”，通过截止阀控制，它既可吸入光学流体，又可压出光学流体。而且气囊的“柔性隔膜”作用可将光学流体与高压泵的工作液体隔绝开来，避免杂质窜入光学流体。“柔性气缸”是本技术的核心，这与蓄能器的常规用途(高压气体储能和向液压系统补充压力液体)和常规操作方法是截然不同的。
循环恒温浴可用按键设定超临界温度，确认后，恒温浴就可自动工作。循环恒温浴的设定温度不得超过恒温浴液体在常压下的沸点，亦不得超过蓄能器气囊的最高工作温度。
该发生器结构紧凑，能量消耗少，恒温恒压精度高。应用这种发生器，可以实时设定或改变光学池内的近临外流体状态。
图1本实用新型SCFNCP发生器结构示意图；图2利用SCFNCP发生器工作原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图说明本实用新型的实施方式。
如图1所示，本实用新型近临外流体发生器由建立压力部分和循环恒温浴部分构成，建立压力部分包括蓄能器3、高压泵4、真空泵10、管路上的截止阀V2、V3、V4、V7，放空截止阀V5，单向阀V8和V9，还具有钢瓶接头11、高压泵注液口12、高压泵排液管13，光学池接头19，放空管20，真空泵排气管21，蓄能器压力表PI和真空泵压力表PI；循环恒温浴部分包括恒温浴槽5、循环泵6、恒温浴槽排液管14，恒温浴压力管接头15，恒温浴回流管接头16，恒温测控仪17，恒温浴槽注液口18；两个部分均装入机壳22中。
激光调Q光学池内的流体可简称为光学流体，如二氧化碳、六氟化硫等。如图2所示，真空泵10用来对光学池7抽真空，钢瓶1通过蓄能器3中的气囊2向光学池7内充入光学流体。工作过程简述如下关闭截止阀V7、V3，开启截止阀V2，钢瓶1内流体进入气囊2；关闭截止阀V2，开启截止阀V7、V3，高压泵4将气囊2内的光学流体压入光学池7。多次进行此过程，直至光学池内压力达到设定的近临外值。恒温浴槽5通过管路连接光学池7的恒温夹套9及循环泵6，循环泵6通过管路连通恒温夹套9；循环恒温浴部分可以将调Q用光学流体的温度提高到近临外值；激光器工作时光线8将通过光学池7。图2中TI表示温度计，PI表示压力表；截止阀V1、V6分别控制钢瓶1和压入光学池7的流体。
真空泵10与截止阀V4之间装设一个单向阀V8，防止流体倒流到管路中。蓄能器3与截止阀V3之间也装设一个单向阀V9，防止流体倒流回蓄能器。若光学流体比较便宜且对人和环境无害，则当光学池压力高于设定值时，可通过放空截止阀V5放空来迅速调节之。若光学流体比较昂贵或对人和环境有害，则可在放空截止阀V5后面接装一个贮罐，当光学池压力高于设定值时，可通过放空截止阀V5控制让其流到贮罐来调节之。
机壳密封采用普通形式的静密封。
近临外流体发生器装配完后，将对外接口管用丝堵封住，根据压力容器水压试验国家标准，按最高工作压力的1.25倍对承压管路进行水压试验。并按恒温水循环压力的1.25倍对恒温压力管和回流管进行水压试验。所有密封处均无泄漏则合格。
进行近临外流体激光实验前，将钢瓶、光学池、恒温循环管路等接好，按激光实验时近临外流体压力设定值的1.25倍对承压管路进行水压试验。并按恒温水循环压力的1.25倍对恒温压力管和回流管进行水压试验。若所有密封处均无泄漏，始可进行近临外流体激光实验。
权利要求1.一种脉冲激光调Q用近临外流体发生器，由建立压力部分和循环恒温浴部分构成，其特征在于建立压力部分包括高压泵、蓄能器和真空泵，高压泵通过管路连接蓄能器的气囊外空间，蓄能器的气囊连通两条管路其中一条连通蓄有光学流体的钢瓶、另一条连通激光调Q光学池，真空泵通过管路连通激光调Q光学池；循环恒温浴部分包括通过管路连接的恒温浴槽及循环泵，循环泵另一端通过管路连通激光调Q光学池，恒温浴槽连接恒温回流管、后者连通激光调Q光学池。
2.如权利要求1所述的近临外流体发生器，其特征在于所述高压泵、蓄能器、真空泵各自与管路之间均装设有截止阀；真空泵与截止阀之间装设单向阀；蓄能器与截止阀之间也装设单向阀。
3.如权利要求1或2所述的近临外流体发生器，其特征在于蓄能器、真空泵连通激光调Q光学池的管路上装设有放空截止阀。
专利摘要脉冲激光调Q用近临外流体发生器，属于激光技术领域。克服现有超临界流体SCF萃取装置能耗高、体积大、稳压精度低、泵腔密封不严而影响流体性能稳定的缺点。本实用新型建立压力部分高压泵连接蓄能器，蓄能器连通蓄有光学流体的钢瓶并连通激光调Q光学池，真空泵连通激光调Q光学池；循环恒温浴部分循环泵通过管路连通激光调Q光学池，恒温浴槽通过恒温回流管连通激光调Q光学池；本实用新型集抽真空、加压稳压、升温恒温为一体，结构紧凑，能耗小，加压过程中杂质不会窜入光学流体，可方便地使二氧化碳、六氟化硫等光学流体达到激光实验所需的近临外状态。近临外流体的温度和压力均可实时调节，以满足近临外流体激光实验的需要。
文档编号H01S3/127GK2762403SQ20042011111
公开日2006年3月1日 申请日期2004年10月29日 优先权日2004年10月29日
发明者陈良才, 程祖海 申请人:华中科技大学