вакуумный уплотнитель кварцевых трубЭто специальное оборудование, которое интегрирует технологию вакуумной экстракции и высокотемпературной плавки, благодаря характеристикам кварцевого материала, стойкого к высокой температуре и сильной химической стабильности, в сочетании с преимуществами изоляции и защиты вакуумной среды для достижения плотной упаковки образцов. Его основная ценность заключается в обеспечении долгосрочной среды хранения или реакции « вакуумной или инертной газовой атмосферы» для чувствительных образцов и широко используется в таких областях, как материаловедение, химический синтез и электронные устройства. В этой статье будет углубленный анализ принципа работы оборудования, в сочетании с фактической сценой, чтобы расчесывать направление его применения, для выбора и использования оборудования, чтобы обеспечить теоретическую поддержку.

Основной принцип работы: механизм взаимодействия вакуума и высоких температур

　　вакуумный уплотнитель кварцевых трубЛогика работы строится вокруг трех основных звеньев: « Строительство вакуумной среды - высокотемпературное плавящее уплотнение - охлаждающее стереотипное отверждение», благодаря точной координации вакуумной системы и системы нагрева для достижения высокогерметичной упаковки кварцевых труб. Его основной принцип может быть разобран на принцип вакуумного извлечения и принцип высокотемпературного уплотнения в двух частях, которые взаимодействуют друг с другом для обеспечения качества уплотнения.

i) Принцип работы вакуумной системы: построение низкокислородной / анаэробной среды

Вакуумная система является « ядром экологической безопасности» оборудования, в основном состоит из вакуумных насосов (масляных вакуумных насосов, сухих вакуумных насосов), вакуумных счетчиков, вакуумных трубопроводов и герметичных компонентов, основной функцией которых является извлечение воздуха и летучих примесей в кварцевой трубке, построение стабильной среды с низким или высоким вакуумом, принцип заключается в следующем:

Механизм вакуумного градиентного извлечения: оборудование обычно использует двухступенчатый режим извлечения « грубая откачка - тонкая откачка ». Во - первых, быстрое снижение давления в кварцевой трубке с помощью вакуумного насоса грубой накачки (или фазы грубой откачки основного насоса), снижение концентрации воздуха с атмосферного давления (101.3 кПа) ниже 10 Па, удаление большей части макроскопического воздуха; Затем переключайтесь на режим тонкой накачки (например, с помощью диффузионного насоса или высокоточной работы основного насоса), дополнительно увеличивая вакуум до уровня 10 ⁻Па или даже 10 ⁻Па, эффективно удаляя крошечные пузырьки и летучие компоненты. Этот градиентный метод извлечения не только обеспечивает эффективность вакуума накачки, но и обеспечивает высокую точность вакуума для удовлетворения потребностей различных экспериментов в вакууме.

Принцип управления герметичностью и давлением: в процессе вакуума кварцевая трубка и вакуумный трубопровод через уплотнительную прокладку (фторокучук, силиконовый каучук и другие вакуумные материалы) для достижения тесного соединения, чтобы предотвратить внешнее орошение воздуха. Когда вакуум достигает заданного значения, система закрывает вакуумный клапан в фазу удержания давления и контролирует изменение давления в режиме реального времени с помощью вакуумметра. Если скорость снижения вакуума во время выдержки давления составляет 0,1 Па / ч, значит, система хорошо герметизирована, нет точки утечки воздуха; В случае резкого повышения давления срабатывает предупреждение о утечке воздуха, указывающее на герметичность интерфейса проверки или самой кварцевой трубки.

Принцип замещения инертного газа (необязательная функция): Для образцов, которые легко окисляются или требуют определенной газовой атмосферы, оборудование может быть дополнено системой замещения инертного газа. Принцип заключается в том, что после вакуума, в кварцевую трубку, входящую в аргон, азот и другие инертные газы, после восстановления давления в трубке до микроположительного давления (0,01 - 0,05 МПа), вакуум снова накачивается, повторяется 2 - 3 раза, так что остаточное количество кислорода в трубке падает ниже 10 ppm, образуя защитную атмосферу инертного газа, избегая окисления и метаморфизма образца.

(2) Принцип термического уплотнения: плавление и уплотнение кварцевых труб

Система нагрева является « герметичным исполнительным ядром оборудования», основной способ нагрева делится на высокочастотный индукционный нагрев и нагрев пламени двух видов, основной принцип заключается в использовании высокой температуры для плавления запечатанных частей кварцевой трубы, через механическую форму для достижения плотного соединения, конкретный механизм выглядит следующим образом:

Принцип высокочастотного индукционного нагрева (основная технология): Устройство генерирует переменное магнитное поле через высокочастотную индукционную катушку, когда место уплотнения кварцевой трубки находится в магнитном поле, внутри трубы возникает вихревой эффект, образуя тепло Джоуля, так что местная температура быстро поднимается до 1700 - 1800°C (температура плавления кварцевого стекла). Этот метод нагрева имеет преимущества быстрой скорости нагрева (5 - 10 секунд для достижения температуры плавления), концентрации зоны нагрева (можно точно контролировать диапазон плавления ±2 мм), хорошей температурной однородности и т. Д., Может эффективно избежать растрескивания кварцевой трубки из - за местного перегрева, подходит для высокоточных сценариев уплотнения.

Принцип нагрева пламени (традиционная технология): сжигание горючих газов (например, водорода + кислорода, ацетилена + кислорода) создает высокотемпературное пламя, которое впрыскивается непосредственно в место уплотнения кварцевой трубки, чтобы расплавить корпус трубы. Преимуществом нагрева пламени является низкая стоимость оборудования, адаптация кварцевых труб большого калибра (внутренний диаметр ≥50 мм), но температура нагрева менее однородна, подверженность воздействию воздушного потока приводит к нерегулярной области плавления, подходит для сценариев с более низкими требованиями к точности уплотнения.

Принцип плавления пластика и уплотнения: независимо от используемого метода нагрева, когда кварцевая трубка достигает расплавленного состояния, осевое давление медленно применяется через систему захвата оборудования, так что расплавленное кварцевое стекло сливается друг с другом, образуя плотную поверхность уплотнения. Затем охлаждается градиентом (от медленного снижения температуры плавления до комнатной температуры, скорость охлаждения контролируется на 5 - 10°С / мин), чтобы избежать трещин кварцевых труб из - за теплового напряжения, чтобы обеспечить механическую прочность и герметичность поверхности уплотнения. После завершения уплотнения прочность на сжатие в герметичном месте может достигать 1 - 2 МПа, скорость вакуумной утечки 10 ⁻Pa · m³ / с для удовлетворения долгосрочных потребностей в вакуумном хранении.