專利名稱：用于核磁共振儀的溫度控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種溫度控制系統(tǒng)，尤其涉及用于核磁共振儀器中的溫度控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在核磁共振儀的研究分析應(yīng)用領(lǐng)域有許多準(zhǔn)確測量和控制樣品溫度的需求，傳統(tǒng)核磁共振儀對于樣品的測量不能做到實時同步直接測量和控制，有時是在實驗前對樣品進(jìn)行測溫，然后再放到樣品試管中，而且，在實驗過程中，樣品的溫度也可能有變化，因此，現(xiàn)有的溫度控制系統(tǒng)的樣品溫度測量結(jié)果不太精確，只能是一個近似值。 定標(biāo)測量是傳統(tǒng)的溫度控制系統(tǒng)所采用的方法。傳統(tǒng)的變溫系統(tǒng)中，溫度傳感器并不能直接反映出樣品的溫度，因為傳統(tǒng)的溫度傳感器是放在離樣品2cm 4cm左右的位置，例如，當(dāng)傳感器顯示溫度為20度時，樣品溫度可能只有19度，標(biāo)定測量的方法就是找出傳感器感應(yīng)的溫度與樣品實際溫度的差值，進(jìn)而繪出一條對應(yīng)曲線。在測試時，傳感器上顯示一個溫度，就能從對應(yīng)曲線上得知樣品的實際溫度，該方法非常繁瑣，而且存在很大的誤差和不確定性。 傳統(tǒng)的溫度控制系統(tǒng)并沒有考慮樣品溫度的變化。樣品在放入磁體前自身有一溫度，當(dāng)而放入磁體后，樣品所處的環(huán)境溫度發(fā)生變化，在磁體環(huán)境中產(chǎn)生熱擴(kuò)散，樣品的溫度會連續(xù)變化，直到樣品溫度與磁體環(huán)境溫度一致才達(dá)到平衡。樣品溫度的變化不僅會影響樣品測試過程中的精度，還使得一些對樣品溫度要求高的實驗無法進(jìn)行，這些缺陷在很大程度上限制了核磁共振的應(yīng)用和發(fā)展。 如果能針對樣品溫度的變化而開發(fā)出相應(yīng)的溫度控制系統(tǒng)，這不僅能提高儀器測試的重復(fù)性、穩(wěn)定性，同時也使得一些由于溫度無法控制而難以進(jìn)行的實驗成為可能。所以如何能設(shè)計出相應(yīng)的溫度控制模塊來控制樣品的溫度，以使樣品的溫度按我們溫控設(shè)定的溫度進(jìn)行變化是科技人員亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種用于核磁共振儀的溫度控制系統(tǒng)，能
對樣品的溫度進(jìn)行控制，保證樣品測試過程中的溫度始終保持恒定，也可以使樣品的溫度
保持在溫度控制系統(tǒng)設(shè)定的溫度進(jìn)行測試，同時對核磁共振儀的工作沒有干擾。 本實用新型的技術(shù)方案是一種用于核磁共振儀的溫度控制系統(tǒng)，包括光電轉(zhuǎn)換
器、溫度控制器和變溫模塊；被檢測樣品溫度變化引起樣品的形變，從而引起光路的變化，
光路變化產(chǎn)生的光信號通過光纖輸入到光電轉(zhuǎn)換器，光電轉(zhuǎn)換器將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺?br> 并傳輸給溫度控制器，所述溫度控制器根據(jù)輸入的電信號產(chǎn)生相應(yīng)控制信號，控制變溫模
塊調(diào)節(jié)樣品的溫度。
本實用新型更詳細(xì)的技術(shù)方案是 所述變溫模塊包括制冷模塊、制熱模塊和熱交換管道。[0010] 所述制冷模塊通過制冷壓縮機(jī)冷卻溫控媒介，然后通過溫控媒介給樣品降溫。[0011] 所述制熱模塊通過熱電膜加熱溫控媒介，然后通過溫控媒介給樣品升溫。[0012] 所述光電轉(zhuǎn)換器前端的光纖伸入樣品中，或者放置于樣品表面，所述光纖和樣品均放置在樣品試管中。 所述樣品放置在樣品試管中，樣品試管插入兩頭導(dǎo)通的雙層真空玻璃管內(nèi)，真空玻璃管的內(nèi)壁直徑略大于樣品試管直徑，在樣品試管和真空玻璃管的內(nèi)壁之間的間隙有給樣品加熱或降溫的溫控媒介流通；所述雙層真空玻璃管的內(nèi)外壁之間是真空，起保溫隔絕作用；核磁共振儀的射頻線圈纏繞在真空玻璃管的內(nèi)壁圓周上，且樣品位于纏繞的線圈中心。 所述溫控媒介為氣體。更具體的，所述溫控媒介為氮氣(N2)。[0015] 本實用新型的優(yōu)點是 1.能保證樣品測試過程中的溫度始終保持恒定不變，提高了儀器測試的重復(fù)性和穩(wěn)定性，增加了實驗結(jié)果的可靠性； 2.可以按實驗要求，方便、精確地控制樣品溫度，以滿足一些特殊實驗的需求，使一些由于溫度無法控制而難以進(jìn)行的實驗成為可能； 3.本實用新型的用于核磁共振儀的溫度控制系統(tǒng)，對核磁共振儀的性能沒有影響，核磁共振儀可以正常工作，不受干擾； 4.可以在實驗要求的溫度允許范圍內(nèi)隨意設(shè)定樣品的溫度，極大的拓寬了核磁共振儀的實驗范圍。
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進(jìn)一步描述[0021]

圖1為本實用新型的實施例的原理框圖；[0022] 圖2為本實用新型的實施例的系統(tǒng)工作流程圖；[0023] 圖3為本實用新型的實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。 其中l(wèi)光電轉(zhuǎn)換器；2溫度控制器；3變溫模塊；4射頻線圈；5樣品試管；6雙層真空玻璃管；7熱交換管道；8氣閥。
具體實施方式實施例如圖1所示，本實施例的用于核磁共振儀的溫度控制系統(tǒng)，包括光電轉(zhuǎn)換器1、溫度控制器2和變溫模塊3。圖2為本實施例的系統(tǒng)工作流程圖。樣品放置在核磁共振儀的射頻線圈4中。樣品放入線圈后所處的環(huán)境溫度與樣品自身的溫度可能不一樣，樣品與環(huán)境發(fā)生熱交換，從而使樣品的溫度發(fā)生變化，樣品溫度的變化會導(dǎo)致樣品發(fā)生形變，樣品形變會導(dǎo)致樣品的光路反射與光路散射發(fā)生變化，我們通過光電轉(zhuǎn)換器1頭部的光纖來感應(yīng)這些微小的變化過程，通過光信號的變化來反應(yīng)出溫度的變化，變化的光信號傳到光電轉(zhuǎn)換器1中，光信號在光電轉(zhuǎn)換器1中轉(zhuǎn)換為電信號，然后將電信號傳輸?shù)綔囟瓤刂破?中，溫度控制器2根據(jù)傳來的電信號，計算出電信號所反映的溫度信息，并和內(nèi)部設(shè)定的樣品測試溫度進(jìn)行對比，從而判斷變溫模塊3該升溫還是降溫，控制變溫模塊3進(jìn)行相應(yīng)的溫控工作。若測試溫度高于設(shè)定的溫度，則控制變溫模塊降溫；若測試溫度低于設(shè)定的溫度，則控制變溫模塊升溫。溫度控制器2實時監(jiān)測電信號，保證樣品的溫度能穩(wěn)定在溫度控制系統(tǒng)設(shè)定的溫度上，從而避免了溫度變化對樣品測試結(jié)果的影響。在本實施例中溫度控制器2可以采用現(xiàn)有技術(shù)的電路或者芯片來構(gòu)成。 如圖3所示，光電轉(zhuǎn)換器前端的光纖伸入到樣品中，或者放置于樣品表面，樣品可以是液體、粉末狀固體或者塊狀固體等。光纖和樣品均放置在樣品試管5中，樣品試管5插入兩頭導(dǎo)通的雙層真空玻璃管6內(nèi)，真空玻璃管6的內(nèi)壁直徑略大于樣品試管5的直徑，在樣品試管和真空玻璃管的內(nèi)壁之間的間隙可以讓溫控媒介在其中流通，使溫控媒介給樣品加熱或降溫。核磁共振儀的射頻線圈纏繞在真空玻璃管的內(nèi)壁圓周上，且樣品位于纏繞的線圈中心。雙層真空玻璃管6的內(nèi)外壁之間是真空，起到保溫隔絕的作用。[0027] 變溫模塊3主要功能是對樣品的溫度進(jìn)行控制，以使樣品達(dá)到我們實驗所需的溫度。變溫模塊3包括制冷模塊、制熱模塊和熱交換管道7。當(dāng)樣品溫度較低時，變溫模塊中的加溫程序啟動，通過熱電膜升溫，給溫控媒介加熱。熱電膜可以貼在溫控媒介傳輸管道的外壁上，也可以串聯(lián)在溫控媒介的傳輸管道中，或是其他的連接方式。然后，將加熱后的溫控媒介通過管道送入到樣品試管和雙層真空玻璃管內(nèi)壁之間的腔體間隙中，給樣品加溫，直到樣品達(dá)到我們所設(shè)定的溫度。 同理，當(dāng)樣品溫度過低時，變溫模塊中的制冷程序啟動，制冷壓縮機(jī)開始工作，將溫控媒介制冷至一定溫度，再將制冷后的溫控媒介經(jīng)管道送入到樣品試管和雙層真空玻璃管內(nèi)壁之間的腔體間隙中，給樣品降溫，直到樣品達(dá)到我們所需的溫度。其中，所述的溫控媒介為氣體，在本實施例中，我們采用價格低廉的氮氣(N2)，也可以是用二氧化碳、氦氣等其他氣體，只要對測試結(jié)果沒有影響，且液化溫度較低的氣體都可以。在氣體輸送管道上設(shè)置有氣閥8，控制氣體的流通。 整個過程中變溫模塊會產(chǎn)生大量的熱，我們使用相應(yīng)的熱交換管道7將產(chǎn)生的熱量及時帶走，以保證設(shè)備正常工作，調(diào)節(jié)樣品的溫度。 本實施例的溫度控制系統(tǒng)能按實驗要求方便快速地調(diào)節(jié)樣品的溫度，不僅能保證樣品在測試過程中溫度維持為恒定值，避免了溫度的變化對樣品測試結(jié)果的影響，而且可以在實驗要求的溫度允許范圍內(nèi)隨意設(shè)定樣品的溫度，極大的拓寬了核磁儀器的實驗范圍，使一些條件非?？量痰膶嶒炘诤舜艃x器上成功完成成為可能。 對于需要在高壓下進(jìn)行的實驗，在樣品試管的上部設(shè)置有加壓裝置，該加壓裝置
可以采用手動或電動的方式將氣體壓縮加入到樣品試管中，對樣品加壓。 以上所述，僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并不能以此限定本實用新型實施的范
圍，凡依本實用新型權(quán)利要求及說明書內(nèi)容所作的簡單的變換，皆應(yīng)仍屬于本實用新型的
保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種用于核磁共振儀的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于包括光電轉(zhuǎn)換器(1)、溫度控制器(2)和變溫模塊(3)；被檢測樣品溫度變化引起樣品的形變，從而引起光路的變化，光路變化產(chǎn)生的光信號通過光纖輸入到光電轉(zhuǎn)換器(1)，光電轉(zhuǎn)換器(1)將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺鬏斀o溫度控制器(2)，所述溫度控制器(2)根據(jù)輸入的電信號產(chǎn)生相應(yīng)控制信號，控制變溫模塊(3)調(diào)節(jié)樣品的溫度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述用于核磁共振儀的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于所述變溫模塊(3)包括制冷模塊、制熱模塊和熱交換管道。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2中所述用于核磁共振儀的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于所述制冷模塊通過制冷壓縮機(jī)冷卻溫控媒介，然后通過溫控媒介給樣品降溫。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2中所述用于核磁共振儀的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于所述制熱模塊通過熱電膜加熱溫控媒介，然后通過溫控媒介給樣品升溫。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1中所述用于核磁共振儀的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于所述光電轉(zhuǎn)換器前端的光纖伸入樣品中，或者放置于樣品表面，所述光纖和樣品均放置在樣品試管(5)中。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或5中所述用于核磁共振儀的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于所述樣品放置在樣品試管(5)中，樣品試管插入兩頭導(dǎo)通的雙層真空玻璃管(6)內(nèi)，真空玻璃管的內(nèi)壁直徑略大于樣品試管直徑，所述給樣品加熱或降溫的溫控媒介在樣品試管和真空玻璃管的內(nèi)壁之間的間隙中流通；所述雙層真空玻璃管的內(nèi)外壁之間是真空，起保溫隔絕作用；所述核磁共振儀的射頻線圈(4)纏繞在真空玻璃管的內(nèi)壁圓周上，且樣品位于纏繞的線圈中心。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3或4中所述用于核磁共振儀的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于所述溫控媒介為氣體。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3或4中所述用于核磁共振儀的溫度控制系統(tǒng)，其特征在于所述溫控媒介為氮氣(N2)。
專利摘要本實用新型公開了一種用于核磁共振儀的溫度控制系統(tǒng)，包括光電轉(zhuǎn)換器、溫度控制器和變溫模塊；被檢測樣品溫度變化引起樣品的形變，從而引起光路的變化，光路變化產(chǎn)生的光信號通過光纖輸入到光電轉(zhuǎn)換器，光電轉(zhuǎn)換器將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，并傳輸給溫度控制器，所述溫度控制器根據(jù)輸入的電信號產(chǎn)生相應(yīng)控制信號，控制變溫模塊調(diào)節(jié)樣品的溫度。其中，變溫模塊包括制冷模塊、制熱模塊和熱交換管道。本實用新型能保證樣品測試過程中的溫度始終保持恒定，也可以在實驗要求的溫度允許范圍內(nèi)隨意設(shè)定樣品的溫度，可以按實驗要求，方便、精確地控制樣品溫度，以滿足一些特殊實驗的需求，且對核磁共振儀的工作沒有影響。
文檔編號G01R33/31GK201518055SQ20092026723
公開日2010年6月30日 申請日期2009年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月10日
發(fā)明者劉利榮, 楊培強(qiáng), 汪紅志, 鄧友生, 黃學(xué)東 申請人:蘇州紐邁電子科技有限公司