專利名稱：一種快速連續(xù)供碘裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及連續(xù)供碘裝置，具體地說是一種用于氧砩化學激光器的快速供碘 裝置。
背景技術：
氧碘化學激光器(COIL, Chemical Oxygen Iodine laser)由于具有可放大性、 高能量效率、短波長、易光纖傳輸及與材料的耦合性能好的優(yōu)勢，因而在軍事和 民用方面有著很好的應用前景。COIL的基本動力學過程如下
Cl2 + 2KOH+H202 +2H20 02('A)
n02(1， 12 — n02 + 21 n=2 5
02(、) + 1—I*+02(3S)
I*+hy(1315— — I + 2hv(1315nm)
從上述動力學方程來看，供碘系統(tǒng)是COIL的一個重要組成部分,合適的碘流 量，直接決定C0IL系統(tǒng)出光的大小。但是由于以往的碘蒸汽發(fā)生器如固體加熱碘 池和鼓泡式12發(fā)生器，都不能解決快速連續(xù)供碘問題，因此研制實用化的快速連 續(xù)供碘系統(tǒng)是非常必要的。但是，就目前的快速連續(xù)供碘技術路線來講，采用什 么方法能夠快速連續(xù)提供穩(wěn)定的碘流量，是關鍵技術之一，也是COIL需要解決的 一個技術難點。
針對現有技術中不能快速長時間提供碘流量的問題，本發(fā)明的目的在于提供 一種可安全決捷提供穩(wěn)定砩量的快速連續(xù)供碘裝置。 為實現上述目的，本發(fā)明釆用的技術方案是
一種快速連續(xù)供碘裝置，包括磷發(fā)生器、紅外輻射元件控制顯示系統(tǒng)、載氣 加入系統(tǒng)和碘濃度測試系統(tǒng)；
載氣加入系統(tǒng)由氣源、減壓閥門，壓力變送器、文氏管組成，氣源通過減壓 閥門、壓力變送器與文氏管管路連接；
砩發(fā)生器為內部帶有空腔的方形結構，于空腔內均勻設置有二個或二個以上
的紅外輻射元件(例如紅外輻射燈管)，在空腔的頂部和側壁上分別設置有壓力
和溫度釆集點，它們分別與壓力變送器和熱電偶相連；在空腔的兩側對應設置有
載氣入口和碘蒸汽出口，載氣入口與文氏管相連；
紅外輻射元件控制顯示系統(tǒng)由與熱電偶電連接的溫度控制儀、二個或二個以 上的狀態(tài)指示燈、及二個或二個以上的大功率電阻組成， 一個狀態(tài)指示燈和一個 大功率電阻并聯(lián)后再與一個紅外輻射元件串聯(lián)，它們所串聯(lián)成的電路通過電路開
發(fā)明內容碘濃度測試系統(tǒng)由測試池、氘燈、光纖、光譜儀和計算機(其內安有專門用 于吸收光譜測試的軟件)構成，測試池為帶有碘蒸汽入口、碘蒸汽出口的密閉簡 狀結構，碘蒸汽入口與碘發(fā)生器的碘蒸汽出口管路連接；在簡體的兩端分別設置 有石英玻璃窗口，于石英玻璃窗口的^W分別設有氘燈和光纖，氘燈發(fā)出的光由
光纖接收，光纖釆集的光強信號傳送到光譜儀，光譜儀與計算機電信號連接； 觀'H式池的碘蒸汽出口與外界的砩蒸汽消耗裝置相連。
所述碘蒸汽消耗裝置可為氧碘化學激光器。
所述碘蒸汽消耗裝置也可為 一碘的回收裝置，其由一個或一個以上的u型玻
璃管構成，在U型玻璃管內填充有金屬絲，U型玻璃管的一端與測試池的碘蒸汽 出口相連，另一端接真空系統(tǒng)，U型玻璃管浸入酒精或冷水中，用于碘蒸汽的回
在測試池的碘蒸汽入口處設置有第二熱電偶，在測試池的頂部設置有第二壓 力變送器。
在連續(xù)供砩裝置上設置有一數據釆集系統(tǒng)，其由插設于計算機PCI插槽上的 數據釆集板(AD),及通過總線和地址選線與其相連的擴展板構成，擴展板與壓 力變送器和熱電偶信號連接。
本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點
1. 具有安全決捷性。本發(fā)明裝置通過紅外輻射元件控制顯示系統(tǒng)對磷發(fā)生 器的控制，可以迅速產生實驗室所需要的碘量，并且通過對紅外輻射元件的單獨 控制，可以很方便的提高我們的注入功率，從而得到不同的碘流量。而且我們可 以通過狀態(tài)指示燈觀察紅外輻射元件的工作狀態(tài)，從而實現真正意義的可控。通 過本發(fā)明的快速連續(xù)供砩裝置對與COIL的碘流量控制實施簡便、安全、可控、 經濟，從而推動了 COIL相關研究的發(fā)展；
2. 流量穩(wěn)定可測性。通過砩流量測試系統(tǒng)，我們可以很容易得到碘發(fā)生器 所能提供的碘量的穩(wěn)定性，我們通過連續(xù)四十秒的釆集，發(fā)現該系統(tǒng)提供的碘流 量比較平穩(wěn)。
3. 簡單實用，成本低。本發(fā)明裝置所用的功率注入源紅外輻射元件在巿場上 都可以買到，而且成本低，紅外輻射元件控制顯示系統(tǒng)也是本人親自制作，不僅 簡單實用，而且大大的降低了成本，控制效果很好，本發(fā)明對實驗中的碘流量進 行了測量，試驗結果表明，本發(fā)明結構簡單，費用低廉，操作方便，高效安全， 使普通的實驗室對于快速生成一定流量的碘實施簡便，效果很好，為COIL系統(tǒng) 所需要的穩(wěn)定連續(xù)的氣體(12)奠定了基礎。'
圖1本發(fā)明裝置原理圖； 圖2本發(fā)明裝置結構圖 圖3本發(fā)明裝置的實驗流程圖； ■圖4連續(xù)測試12秒內連續(xù)測試12次的碘分子吸收曲線。
具體實施方式
本發(fā)明用于氧碘化學激光器的快速連續(xù)供碘裝置充分考慮到如何安全決捷平 穩(wěn)提供碘流量的特點來設計，這種裝置可以廣泛應用在不同規(guī)格的COIL供砩系 統(tǒng)上。
如圖l所示， 一種用于氧碘化學激光器的快速連續(xù)供碘裝置，包括六部分 碘發(fā)生器1 ，用于碘的存放和紅外輻射元件的安放;紅外輻射元件控制顯示系統(tǒng)2, 用于碘發(fā)生器的快速加熱控制和加熱狀態(tài)顯示；載氣加入系統(tǒng)3，載氣He通過載 氣加入系統(tǒng)3的文氏管注入，用于砩流量大小的控制；數據釆集系統(tǒng)4，用于各 釆集點的壓力釆集；碘濃度測試系統(tǒng)5，用于碘濃度的測量；碘的回收裝置6，用 于碘的回收；
載氣加入系統(tǒng)3由氣源31、減壓閥門32，壓力變送器33、文氏管34組成， 氣源通過減壓閥門、壓力變送器與文氏管管路連接；
如圖2 (1)所示，所述砩發(fā)生器1,以長寬高分別為400x250x100 mm的長 方體不銹鋼材料組成，在裝置的左右兩側分別安裝8個和7個紅外輻射元件。在 碘發(fā)生器的頂部和側部分別設有壓力和溫度釆集點。溫度控制系統(tǒng)主體釆用溫度 控制儀，其輸出連接開關，用于控制每路紅外輻射元件的開關，開關后連接紅外 輻射元件21,用于快速給碘發(fā)生器提供能量，產生系統(tǒng)所需要的磷流量，由于紅 外輻射元件處于密閉的碘罐中，為了能夠快速有效的對碘發(fā)生器進行控制及其狀 態(tài)的顯示，本發(fā)明搭建了紅外輻射元件控制顯示系統(tǒng)2，其單路原理圖如圖2(2) 所示，溫度控制儀22的輸出，接紅外輻射元件控制開關，來控制紅外輻射元件的 開關，開關后連接紅外輻射元件，用于快速給碘發(fā)生器提供能量，產生系統(tǒng)所需 要的碘流量，由于紅外輻射元件處于密閉的碘罐中，為了顯示其工作狀態(tài)，在此 用1W10W的大功率電阻24和發(fā)光管(狀態(tài)指示燈23)的并聯(lián)電路和紅外輻射 元件串聯(lián)，通過發(fā)光管的顯示狀態(tài)來觀察紅外輻射元件的發(fā)光情況。碘發(fā)生器上 的熱電偶作為溫度控制儀反饋輸入，從而控制溫度控制儀的輸出。
如圖2(5)所示，碘濃度測試系統(tǒng)5，其基本理論是比爾定律。由測試池及 其測試系統(tǒng)組成，測試系統(tǒng)由氖燈52和光纖53光譜儀54構成，在接有光纖光譜 儀的計算機55中，安有專門用于吸收光譜測試的軟件。在此選取了在波長為 440nm的波段進行了吸收測量，并且對該波長的碘吸收系數進行了標定。值得一 提的是用光纖光譜儀器測試碘吸收的，國內外文獻還未見報道。
氘燈通過5厘米長的測試池，光強信號由光纖接收到譜儀。實驗時，當碘通 過測試池51時，由測試軟件在440nm處對碘濃度進行測量。
數據釆集系統(tǒng)4，其由插設于計算機PCI插槽上的數據采集板(AD),及通 過總線和地址選線與其相連的擴展板構成，擴展板與壓力變送器和熱電偶信號連 接。
紅外輻射元件控制顯示系統(tǒng)2,溫度控制系統(tǒng)主體釆用溫度控制儀，其輸出 連接開關，用于控制每路紅外輻射元件的開關，開關后連接紅外輻射元件，用于 快速給碘發(fā)生器提供注入能量，產生系統(tǒng)所需要的碘流量，由于紅外輻射元件處 于密閉的碘罐中，為了顯示其工作狀態(tài)，在此用1Q/10W的大功率電阻和發(fā)光管的并聯(lián)電路和紅外輻射元件串聯(lián)，通過發(fā)光管的指示來觀察紅外輻射元件的工作 狀態(tài)。
為了解決日常實驗中磉對真空系統(tǒng)的腐蝕,本發(fā)明在碘測試系統(tǒng)后面連接了 ， 碘的回收裝置。該裝置由一個或一個以上的U型玻璃管構成，在U型玻璃管內填 充有金屬絲，U型玻璃管的一端與測試池的碘蒸汽出口相連，另一端接真空系統(tǒng),
u型玻璃管浸入酒精或冷水中，用于碘蒸汽的回收。
調整測試系統(tǒng)的光路在固定波長(本裝置采用440nm)情況下，測試系統(tǒng)的 初始光強信號；打開碘發(fā)生器閥門，通過文氏管加入實驗載氣He(N2);打開紅 外發(fā)光元件控制顯示系統(tǒng)，設定需要溫度，給砩發(fā)生器系統(tǒng)供熱；用光纖光譜儀 瑰B式軟件測試碘濃度，可以計算出碘分壓。根據碘分壓，總壓和和文氏管計量的 載氣He(N2)的流量，計算碘流量。 .
實驗中用數據采集系統(tǒng)4對各單元的壓力點測試。
本發(fā)明工作過程及操作步驟如圖3所示，具體描述如下
第一步調整碘測池光路，用碘濃度測試軟件進行初始信號測試；
第二步打開碘發(fā)生器池出口；
第三步打開載氣He，通入固定流量的He(或者N2);
第四步打開紫外測試顯示系統(tǒng)，根據需要，打開不同數量的紅外輻射元件, 對碘發(fā)生器進行能量注入；
第五步用磷流量測試系統(tǒng)對砩濃度進行測試；
第六步測試結東后，關閉載氣He;
第七步關閉砩發(fā)生器出口；
第八步結東實驗。
結東實驗后，用數據釆集系統(tǒng)得到壓力和觀'誠池所測試的碘分壓關系計算碘 流量。本發(fā)明用該裝置進行了大量的實驗，測試結果表明，本發(fā)明快速連續(xù)供碘 裝置能安全、快捷穩(wěn)定的產生所需要的碘流量。如圖4所示，本發(fā)明在12秒內， 本發(fā)明用測試軟件連續(xù)12次測試碘吸收的曲線。從曲線可以看到在440nm處本 發(fā)明能夠得到較平穩(wěn)的砩流量。
權利要求
1. 一種快速連續(xù)供碘裝置，其特征在于包括碘發(fā)生器(1)、紅外輻射元件控制顯示系統(tǒng)(2)、載氣加入系統(tǒng)(3)和碘濃度測試系統(tǒng)(5)；載氣加入系統(tǒng)(3)由氣源(31)、減壓閥門(32)，壓力變送器(33)、文氏管(34)組成，氣源通過減壓閥門、壓力變送器與文氏管管路連接；碘發(fā)生器(1)為內部帶有空腔的方形結構，于空腔內均勻設置有二個或二個以上的紅外輻射元件(21)，在空腔的頂部和側壁上分別設置有壓力和溫度采集點，它們分別與壓力變送器(11)和熱電偶(12)相連；在空腔的兩側對應設置有載氣入口和碘蒸汽出口，載氣入口與文氏管相連；紅外輻射元件控制顯示系統(tǒng)(2)由與熱電偶(12)電連接的溫度控制儀(22)、二個或二個以上的狀態(tài)指示燈(23)、及二個或二個以上的大功率電阻(24)組成，一個狀態(tài)指示燈和一個大功率電阻并聯(lián)后再與一個紅外輻射元件(21)串聯(lián)，它們所串聯(lián)成的電路與溫度控制儀的輸出端相連；碘濃度測試系統(tǒng)(5)由測試池(51)、氘燈(52)、光纖(53)、光譜儀(54)和計算機(55)構成，測試池為帶有碘蒸汽入口、碘蒸汽出口的密閉筒狀結構，碘蒸汽入口與碘發(fā)生器(1)的碘蒸汽出口管路連接；在筒體的兩端分別設置有石英玻璃窗口，于石英玻璃窗口的個側分別設有氘燈和光纖，氘燈發(fā)出的光由光纖接收，光纖采集的光強信號傳送到光譜儀，光譜儀與計算機電信號連接；測試池的碘蒸汽出口與外界的碘蒸汽消耗裝置相連。
2. 按照權利要求1所述快速連續(xù)供碘裝置，其特征在于所述碘蒸汽消耗裝 置為氧碘化學激光器。
3. 按照權利要求1所述快速連續(xù)供砩裝置，其特征在于所述碘蒸汽消耗裝 置也可為一碘的回收裝置(6),其由一個或一個以上的U型玻璃管構成，在U型 玻璃管內填充有金屬絲，U型玻璃管的一端與測試池的碘蒸汽出口相連，另一端 接真空系統(tǒng)，U型玻璃管浸入酒精或冷水中，用于碘蒸汽的回收。
4. 按照權利要求1所述快速連續(xù)供碘裝置，其特征在于在測試池的碘蒸汽 入口處設置有第二熱電偶(56),在測試池的頂部設置有第二壓力變送器(57)。
5. 按照權利要求1或4所述快速連續(xù)供碘裝置，其特征在于在連續(xù)供碘裝置上設置有一數據釆集系統(tǒng)(4),其由插'設于計算機PCI插槽上的數據釆集板，及通過總線和地址選線與其相連的擴展板構成，擴展板與壓力變送器和熱電偶信 號褲接
6. 按照權利要求1或4所述快速連續(xù)供碘裝置，其特征在于 一個狀態(tài)指示 燈和一個大功率電阻并聯(lián)后再與 一個紅外輻射元件串聯(lián)，它們所串聯(lián)成的電路通 過電路開關與溫度控制儀的輸出端相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及連續(xù)供碘裝置，具體地說是一種用于氧碘化學激光器的快速供碘裝置，包括六部分碘發(fā)生器，用于碘的存放和紅外輻射元件的安放；紅外輻射元件控制顯示系統(tǒng)，用于碘發(fā)生器的快速加熱控制和加熱狀態(tài)顯示；載氣加入系統(tǒng)，載氣He通過載氣加入系統(tǒng)的文氏管注入，用于碘流量大小的控制；數據采集系統(tǒng)，用于各采集點的溫度壓力采集；碘濃度測試系統(tǒng)，用于碘濃度的測量；碘的回收裝置，用于碘的回收，防止碘對真空系統(tǒng)的污染。本發(fā)明結構簡單，費用低廉，操作方便，高效安全，使普通的實驗室對于快速生成一定流量的碘實施簡便，效果很好。
文檔編號H01S3/00GK101436754SQ20071015829
公開日2009年5月20日 申請日期2007年11月14日 優(yōu)先權日2007年11月14日
發(fā)明者于海軍, 多麗萍, 李國富, 健 汪, 王增強, 金玉奇 申請人:中國科學院大連化學物理研究所