主動式均勻?qū)峁鈱W(xué)實(shí)驗(yàn)平臺及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種主動式均勻?qū)峁鈱W(xué)實(shí)驗(yàn)平臺及其制備方法，包括面板、螺紋孔和U型通道；U型通道密封在面板內(nèi)部，無機(jī)熱超導(dǎo)材料填充在U型通道中；面板上開有螺紋孔，螺紋孔與U型通道相間分布。其優(yōu)點(diǎn)在于：這種無機(jī)熱超導(dǎo)材料的導(dǎo)熱性非常高，當(dāng)平臺局部受熱后可以迅速擴(kuò)散至整個平臺，僅需數(shù)秒鐘就可以將熱量從熱端傳遞到冷端；使整個材料的熱量均勻分布，使平臺的穩(wěn)定性提高，熱變形量減??；對光學(xué)實(shí)驗(yàn)中光路的準(zhǔn)確度影響很小，確保實(shí)驗(yàn)精度高，可靠性好，使光學(xué)實(shí)驗(yàn)的成功率會大大提高。
【專利說明】主動式均勻?qū)峁鈱W(xué)實(shí)驗(yàn)平臺及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利屬于光學(xué)器件領(lǐng)域，特別涉及一種主動式均勻?qū)岬墓鈱W(xué)實(shí)驗(yàn)平臺及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，光學(xué)實(shí)驗(yàn)的高精度、高穩(wěn)定度是全世界科研人員共同的追求。隨著科學(xué)的進(jìn)步，科研人員對實(shí)驗(yàn)儀器和生產(chǎn)加工精度的要求越來越高，對實(shí)驗(yàn)環(huán)境穩(wěn)定性的要求也越來越高。為了滿足光學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)精密性和穩(wěn)定性方面的要求，必須使光學(xué)器件固定于穩(wěn)定性高、熱形變度小且穩(wěn)定的光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺上。
[0003]光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺的穩(wěn)定性和熱形變量會影響光學(xué)元件的固定穩(wěn)定度，進(jìn)而影響光學(xué)實(shí)驗(yàn)中光路的準(zhǔn)確度，關(guān)系到光學(xué)實(shí)驗(yàn)的成敗。但是，光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺由于受到環(huán)境改變或?qū)嶒?yàn)設(shè)備散熱導(dǎo)致的溫度波動的影響，其表面形狀及內(nèi)部結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生由受熱不均產(chǎn)生的應(yīng)力，進(jìn)而影響到光學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)。因此，要保持實(shí)驗(yàn)的高精度，可靠性、可重復(fù)和可復(fù)制，就必須要保證光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺具有極高的穩(wěn)定性和極小的熱形變量。特別是高能量激光實(shí)驗(yàn)的超長光路的，如神光系統(tǒng)，光路長度長達(dá)幾十米，局部溫度改變十分明顯。局部溫度的明顯改變會導(dǎo)致平臺熱脹冷縮，產(chǎn)生微形變。
[0004]目前，國內(nèi)外通常使用導(dǎo)熱性稍好的材料(如鋁合金、不銹鋼等)來制作面板，通過材料本身的導(dǎo)熱性來進(jìn)行散熱，這種叫做被動方式，這種被動式的導(dǎo)熱并不能有效的解決上述問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決光學(xué)實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)平臺的受熱不均問題，當(dāng)平臺局部受熱后可以迅速擴(kuò)散至整個平臺，減小平臺的局部形變量，本發(fā)明專利的目的就在于，提供一種新的主動式均勻?qū)岬墓鈱W(xué)實(shí)驗(yàn)平臺及其制備方法來解決上述現(xiàn)有技術(shù)的存在缺陷。
[0006]本發(fā)明提供一種主動式均勻?qū)峁鈱W(xué)實(shí)驗(yàn)平臺，包括包括面板、陣列螺紋孔和通道；面板上開有陣列螺紋孔；面板內(nèi)部設(shè)置幾條通道；通道和陣列螺紋孔相間分布；通道內(nèi)填充無機(jī)熱超導(dǎo)材料。
[0007]進(jìn)一步，本發(fā)明提供一種主動式均勻?qū)峁鈱W(xué)實(shí)驗(yàn)平臺，還可以具有這樣的特征:通道呈U型。
[0008]進(jìn)一步，本發(fā)明提供一種主動式均勻?qū)峁鈱W(xué)實(shí)驗(yàn)平臺，還可以具有這樣的特征:還可以包括側(cè)面板、底板、芯層和支撐柱；底板平行設(shè)置于面板下端；側(cè)面板圍繞在面板和底板四周，形成中空的平臺體；芯層位于平臺體內(nèi)連接面板和底板；支撐柱支撐在平臺體的下端。
[0009]進(jìn)一步，本發(fā)明提供一種主動式均勻?qū)峁鈱W(xué)實(shí)驗(yàn)平臺，還可以具有這樣的特征:芯層為蜂窩狀結(jié)構(gòu)。
[0010]另外，本發(fā)明提供一種主動式均勻?qū)峁鈱W(xué)實(shí)驗(yàn)平臺的制備方法，包括如下步驟:步驟A:將U型耐火澆注料制成的圓柱體埋入面板模具內(nèi)；步驟B:進(jìn)行面板澆筑，澆筑后將耐火澆注料取出，形成U型通道；將無機(jī)熱超導(dǎo)材料填充入U型通道中；步驟C:在面板上設(shè)置陣列螺紋孔。進(jìn)一步，本發(fā)明提供一種主動式均勻?qū)峁鈱W(xué)實(shí)驗(yàn)平臺的制備方法，還可以具有這樣的特征:步驟C中陣列螺紋孔與U型通道相間布置。
[0011]進(jìn)一步，本發(fā)明提供一種主動式均勻?qū)峁鈱W(xué)實(shí)驗(yàn)平臺的制備方法，還可以具有這樣的特征:還包括步驟D:用粘合劑通過芯層將面板，底板粘合在一起，并用支撐柱支撐。
[0012]發(fā)明的有益效果
[0013]本發(fā)明提供一種主動式均勻?qū)峁鈱W(xué)實(shí)驗(yàn)平臺，在實(shí)驗(yàn)面板內(nèi)部刻蝕U型通道并將無機(jī)熱超導(dǎo)材料填充入U型通道中，這種無機(jī)熱超導(dǎo)材料的導(dǎo)熱性非常高，當(dāng)平臺局部受熱后可以迅速擴(kuò)散至整個平臺，僅需數(shù)秒鐘就可以將熱量從熱端傳遞到冷端，使整個材料的熱量均勻分布。
[0014]本發(fā)明提供一種主動式均勻?qū)峁鈱W(xué)實(shí)驗(yàn)平臺，U型通道內(nèi)的無機(jī)熱超導(dǎo)材料的適用溫度范圍廣(_60°C至1100°C )，安全性高，主動式均勻?qū)峁鈱W(xué)實(shí)驗(yàn)平臺工作時內(nèi)腔壓力低，不會發(fā)生高溫爆炸。
[0015]本發(fā)明提供一種主動式均勻?qū)峁鈱W(xué)實(shí)驗(yàn)平臺，U型通道內(nèi)的無機(jī)熱超導(dǎo)材料能夠有效的抑制氫、氧的產(chǎn)生，不與常用金屬材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。面板上U型通道的刻蝕和無機(jī)熱超導(dǎo)材料的加入基本不會影響光學(xué)平臺的整體結(jié)構(gòu)剛度，使用壽命長。
[0016]本發(fā)明提供一種主動式均勻?qū)峁鈱W(xué)實(shí)驗(yàn)平臺，穩(wěn)定性高、熱形變量小，不會影響光學(xué)元件的固定穩(wěn)定度，對光學(xué)實(shí)驗(yàn)中光路的準(zhǔn)確度影響很小。無機(jī)熱超導(dǎo)材料的加入，實(shí)現(xiàn)了快速均勻?qū)?，提高了光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺對于局部溫度改變的抗性，保證了精密光學(xué)實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行，確保實(shí)驗(yàn)精度高，可靠性好，光學(xué)實(shí)驗(yàn)的成功率會大大提高。
[0017]所以，本發(fā)明提供一種主動式均勻?qū)峁鈱W(xué)實(shí)驗(yàn)平臺，既能使平臺上局部熱量迅速擴(kuò)散至整個平臺，又能使平臺的穩(wěn)定性提高，熱變形量減小，使得光學(xué)實(shí)驗(yàn)精度高，可靠性好，成功率高。并且還可以保證主動式均勻?qū)峁鈱W(xué)實(shí)驗(yàn)平臺的安全性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為主動式均勻?qū)峁鈱W(xué)實(shí)驗(yàn)平臺的局部剖切俯視圖。
[0019]圖2為主動式均勻?qū)峁鈱W(xué)實(shí)驗(yàn)平臺的主剖面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
[0021]如圖1和圖2，主動式均勻?qū)峁鈱W(xué)實(shí)驗(yàn)平臺包括面板2、陣列螺紋孔7和通道I。面板2是由導(dǎo)熱性較好且剛性較大的金屬平板制成。面板2上均勻有M6的陣列螺紋孔7。實(shí)驗(yàn)者通過螺釘和光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺上的陣列螺孔7，將光學(xué)實(shí)驗(yàn)元件固定在實(shí)驗(yàn)平臺上，即可形成光路。光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺的尺寸從300X300毫米到1200X900毫米不等，厚度從50毫米到300毫米不等，可以根據(jù)具體情況選擇不同尺寸不同厚度的面板2。面板2在制作之前先將耐火澆注料制成的U型圓柱體埋入面板模具內(nèi)。面板2澆筑成形后，將耐火澆注料取出，在其內(nèi)部形成特殊的U型通道I。U型通道I和螺紋孔7相間分布。通過U型通道I 口填入無機(jī)熱超導(dǎo)材料并進(jìn)行封口，使無機(jī)熱超導(dǎo)材料封裝在面板2內(nèi)。封裝在面板2中的無機(jī)熱超導(dǎo)材料可在U型通道I內(nèi)自由流動，從而迅速的將熱量從熱端傳遞到冷端，使面板2均勻受熱，這樣局部的高(低)溫就不會引起面板2局部的熱脹冷縮，減小了局部溫度改變對面板2平面度的影響，從而增加實(shí)驗(yàn)的成功率。
[0022]這種光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺還包括側(cè)面板3、底板5、芯層4和支撐柱6。底板平行設(shè)置于面板2下端，側(cè)面板3圍繞在面板2和底板5四周，形成中空的平臺體。蜂窩狀結(jié)構(gòu)的芯層4位于平臺體內(nèi)以粘合劑將上面板2，底板5和芯層粘合在一起。支撐柱6用來支撐平臺體。支撐柱6的撐腳處安裝高彈性橡膠墊圈或者充氣氣囊起到隔振的作用，支撐柱6高度可調(diào)，適用于各種高度要求的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。實(shí)驗(yàn)者通過螺釘和光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺上的陣列螺紋孔7，將光學(xué)實(shí)驗(yàn)元件固定在光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺上，即可形成光路。
[0023]主動式均勻?qū)峁鈱W(xué)實(shí)驗(yàn)平臺的制備方法，包括以下步驟:
[0024]步驟A:將U型耐火澆注料制成的圓柱體埋入制作的面板2的模具內(nèi)。
[0025]面板2是由導(dǎo)熱性較好、熱形變量低且剛性較大的金屬制成。
[0026]步驟B:進(jìn)行面板澆筑，澆筑后將耐火澆注料取出，形成U型通道I ;將無機(jī)熱超導(dǎo)材料填充入U型通道I中。
[0027]步驟C ;在面板上設(shè)置陣列螺紋孔7。陣列螺紋孔7與U型通道I相間布置。
[0028]步驟D:用粘合劑通過芯層4將面板2，底板5粘合在一起，并用支撐柱6支撐。支撐柱6的撐腳處安裝高彈性橡膠墊圈或者充氣氣囊，起到隔振的作用。支架高度可以調(diào)節(jié)來適用各種高度要求的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。
【權(quán)利要求】
1.一種主動式均勻?qū)峁鈱W(xué)實(shí)驗(yàn)平臺，其特征在于:包括面板、陣列螺紋孔和通道； 所述面板上開有所述陣列螺紋孔；所述面板內(nèi)部設(shè)置幾條所述通道；所述通道和所述陣列螺紋孔相間分布；所述通道內(nèi)填充無機(jī)熱超導(dǎo)材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動式均勻?qū)峁鈱W(xué)實(shí)驗(yàn)平臺，其特征在于:所述通道呈U型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動式均勻?qū)峁鈱W(xué)實(shí)驗(yàn)平臺，其特征在于:還可以包括側(cè)面板、底板、芯層和支撐柱； 所述底板平行設(shè)置于所述面板下端；所述側(cè)面板圍繞在所述面板和所述底板四周，形成中空的平臺體；所述芯層位于所述平臺體內(nèi)連接所述面板和所述底板； 所述支撐柱支撐在所述平臺體的下端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的主動式均勻?qū)峁鈱W(xué)實(shí)驗(yàn)平臺，其特征在于:所述芯層為蜂窩狀結(jié)構(gòu)。
5.一種主動式均勻?qū)峁鈱W(xué)實(shí)驗(yàn)平臺的制備方法，其特征在于包括如下步驟: 步驟A:將U型耐火澆注料制成的圓柱體埋入面板模具內(nèi)； 步驟B:進(jìn)行面板澆筑，澆筑后將耐火澆注料取出，形成U型通道；將無機(jī)熱超導(dǎo)材料填充入通道中； 步驟C:在面板上設(shè)置陣列螺紋孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的主動式均勻?qū)峁鈱W(xué)實(shí)驗(yàn)平臺的制備方法，其特征在于: 步驟C中所述陣列螺紋孔與所述U型通道相間布置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的主動式均勻?qū)峁鈱W(xué)實(shí)驗(yàn)平臺的制備方法，其特征在于: 還包括步驟D:用粘合劑通過芯層將面板，底板粘合在一起，并用支撐柱支撐。
【文檔編號】G02B7/00GK104199166SQ201410468430
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】朱昕玥, 郝強(qiáng), 曾和平 申請人:上海理工大學(xué)