專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于微富集儀中的半導(dǎo)體冷凝裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種將半導(dǎo)體制冷技術(shù)與微富集技術(shù)相結(jié)合的新 裝置，具體是指一種用于微富集儀中的半導(dǎo)體冷凝裝置。
技術(shù)背景
應(yīng)用微富集技術(shù)時(shí)，研究者比較關(guān)注目標(biāo)物的富集率，而目標(biāo)物 在富集載體上的分配系數(shù)對(duì)目標(biāo)物的富集率有很大的影響，可以通過(guò) 改變富集載體的溫度來(lái)改變分配系數(shù)的大小，進(jìn)而改變富集率的大小。 目前，微富集技術(shù)中冷凝裝置應(yīng)用最廣泛的是循環(huán)水冷凝裝置，但循 環(huán)水冷凝裝置存在一些缺點(diǎn)，如體積大，成本高，循環(huán)水溫度很難 控制等，而且在較低溫度時(shí)，對(duì)冷凝裝置的制備材料要求高。由于這 些缺點(diǎn)使得循環(huán)水冷凝裝置很難實(shí)現(xiàn)再現(xiàn)富集。因此需要開(kāi)發(fā)一種體 積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高效的冷凝裝置。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是為了克服上述現(xiàn)有冷凝裝置的不足，而提供 一種體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、具有較高的冷凝效果，易實(shí)現(xiàn)在線富集的微 富集儀中的半導(dǎo)體冷凝裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種用于微富集儀中的半導(dǎo)體冷凝裝置，由半導(dǎo)體制冷片、散熱 片、傳熱片、溫度傳感器及其控制器、開(kāi)關(guān)電源組成，其中所述的散 熱片固定在一個(gè)固定架上，散熱片上設(shè)有承接色譜進(jìn)樣針的固定片， 所述的制冷片與散熱片相接觸的一側(cè)間涂有傳熱硅脂，制冷片另一側(cè) 與傳熱片相鄰，數(shù)字溫度傳感器一端與制冷片相鄰，另一端與隔熱體 相鄰，半導(dǎo)體制冷片的周?chē)坑泄枘z，并且硅膠與散熱片和隔熱材料相接觸，所述的傳熱片設(shè)置在半導(dǎo)體制冷片與隔熱體之間。
半導(dǎo)體冷凝裝置的控制器電原理，主要由AT89C51單片計(jì)算機(jī)、 DS18B20單總線數(shù)字溫度傳感器、FPH1-3102NC半導(dǎo)體制冷片、 LCM14114位8段液晶顯示器模塊、4X4鍵盤(pán)、PWM驅(qū)動(dòng)電路、開(kāi) 關(guān)電源等組成。DS18B20溫度轉(zhuǎn)換成12位二進(jìn)制信號(hào)通過(guò)單總線傳送 給單片機(jī)，單片機(jī)以給定值與采樣值進(jìn)行PID調(diào)節(jié)規(guī)律進(jìn)行閉環(huán)控制， 同時(shí)顯示冷凝溫度與冷凝時(shí)間。
半導(dǎo)體冷凝裝置的工作原理
通過(guò)鍵盤(pán)輸入所設(shè)定的冷凝溫度給定值rn，并通過(guò)AT89C51單片 機(jī)讀取數(shù)據(jù)，再通過(guò)DS18B20單總線數(shù)字溫度傳感器讀取冷凝段的溫 度反饋值yn，并計(jì)算本次誤差en=rn—yn。用PID (比例、微分、積分) 調(diào)節(jié)規(guī)律離散算法的位置式，算出本次輸出控制量Un。 Un= U:^ + KP[en—en—i+T/Tien十TD/T ( en—2e^+en-2 )]，式中Kp為比例系數(shù)， TD為微分時(shí)間，T為采樣周期。計(jì)算n次調(diào)節(jié)器輸出Un時(shí)，只要用本 次和前兩次的誤差en 、e『i 、e『2以及上次計(jì)算出的輸出值就可以了。 經(jīng)過(guò)計(jì)算輸出值轉(zhuǎn)換成PWM (脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)，再驅(qū)動(dòng)脈沖調(diào)制 信號(hào)控制半導(dǎo)體制冷片，利用半導(dǎo)體制冷片冷端的產(chǎn)冷量來(lái)冷卻色譜 進(jìn)樣針。而半導(dǎo)體制冷片的一個(gè)電偶在熱端放出的熱量等于輸入電功 率與冷端產(chǎn)冷量之和，因此，散熱條件的好壞，直接影響致冷效果， 所以，制冷片必須安裝在一個(gè)良好的散熱片上。
由于采用上述結(jié)構(gòu)，根據(jù)富集載體所要求的溫度，選擇不同的半 導(dǎo)體制冷片。利用隔熱材料將半導(dǎo)體制冷片與外界隔離，進(jìn)而保證色 譜進(jìn)樣針針尖上富集載體的溫度。色譜進(jìn)樣針位置通過(guò)色譜進(jìn)樣針固 定片隨時(shí)調(diào)整，色譜進(jìn)樣針針尖與傳熱片的距離通過(guò)固定架與固定片 調(diào)整，保證可靠傳熱。本發(fā)明公開(kāi)了在微富集儀中色譜進(jìn)樣針的一種新穎冷凝裝置，該冷凝裝置在戶(hù)外在線分析中有廣泛的應(yīng)用前景。
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖2是本實(shí)用新型的控制器電原理框圖。
圖3是利用循環(huán)水冷凝裝置和本實(shí)用新型半導(dǎo)體冷凝裝置進(jìn)行冷 凝的微富集之后的氣相色譜圖的對(duì)比圖(虛線為循環(huán)水冷凝；實(shí)線為 半導(dǎo)體冷凝)。
圖中l(wèi)、色譜進(jìn)樣針，2、固定架，3、散熱片，4、色譜進(jìn)樣針固 定片，5、硅膠，6、數(shù)字溫度傳感器，7、隔熱體，8、半導(dǎo)體制冷片， 9、傳熱片，10、富集載體。
具體實(shí)施方式
在圖l中，色譜進(jìn)樣針1插在色譜進(jìn)樣針固定片4上，固定片4 與散熱片3用螺絲固定，通過(guò)調(diào)節(jié)固定片4的位置來(lái)確定色譜進(jìn)樣針 1的位置，固定架2上固定有散熱片3，散熱片3與制冷片8 —側(cè)中 間涂有傳熱硅脂，制冷片8另一側(cè)與傳熱片9相鄰，數(shù)字溫度傳感器 6—端與制冷片8相鄰，另一端與隔熱體7相鄰，硅膠涂于半導(dǎo)體制 冷片8的周?chē)⑴c散熱片3和隔熱材料7相接觸，傳熱片9在半導(dǎo) 體制冷片8與隔熱材料7之間，色譜進(jìn)樣針1的針頭插入傳熱片9中。 為了保證冷凝裝置的制冷效果，散熱片的散熱效果必須良好，并且半 導(dǎo)體制冷片必須與外界隔離。為了保證傳熱效果，傳熱片必須由較好 的傳熱材料制成。含有富集載體10的色譜進(jìn)樣針針尖與傳熱片的距 離要近，保證可靠傳熱。
冷凝裝置的核心為半導(dǎo)體制冷片，它利用特種半導(dǎo)體材料構(gòu)成的P-N結(jié)，形成熱電偶對(duì)，產(chǎn)生珀?duì)柼?yīng)，即通過(guò)直流電制冷的 一種新型制冷方法。通過(guò)改變直流電流的極性來(lái)決定在同一制冷片 上實(shí)現(xiàn)制冷或加熱，通過(guò)輸入電流的控制，可實(shí)現(xiàn)高精度的溫度控 制。
在圖2半導(dǎo)體冷凝裝置的控制器電原理框圖中，主要由AT89C51 單片計(jì)算機(jī)、DS18B20單總線數(shù)字溫度傳感器、FPH1-3102NC半導(dǎo)體 制冷片、LCM14114位8段液晶顯示器模塊、4X4鍵盤(pán)、PWM驅(qū)動(dòng) 電路、開(kāi)關(guān)電源等組成。通過(guò)單片機(jī)將信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，DS18B20溫度 轉(zhuǎn)換成12位二進(jìn)制信號(hào)通過(guò)單總線傳送給單片機(jī)，單片機(jī)以給定值與 采樣值進(jìn)行PID調(diào)節(jié)規(guī)律進(jìn)行閉環(huán)控制，同時(shí)顯示冷凝溫度與冷凝時(shí) 間。
從圖3得出在應(yīng)用微富集技術(shù)富集五種多環(huán)芳烴時(shí)，半導(dǎo)體冷凝 裝置與傳統(tǒng)循環(huán)水冷凝裝置有幾乎相同的冷凝效果(兩種冷凝裝置的 冷凝溫度相同)，即半導(dǎo)體冷凝裝置可用于微富集技術(shù)中。
權(quán)利要求1、一種用于微富集儀中的半導(dǎo)體冷凝裝置，由半導(dǎo)體制冷片、散熱片、傳熱片、溫度傳感器及其控制器、開(kāi)關(guān)電源組成，其特征在于所述的散熱片固定在一個(gè)固定架上，散熱片上設(shè)有承接色譜進(jìn)樣針的固定片，所述的制冷片與散熱片相接觸的一側(cè)間涂有傳熱硅脂，制冷片另一側(cè)與傳熱片相鄰，數(shù)字溫度傳感器一端與制冷片相鄰，另一端與隔熱體相鄰，半導(dǎo)體制冷片的周?chē)坑泄枘z，并且硅膠與散熱片和隔熱材料相接觸，所述的傳熱片設(shè)置在半導(dǎo)體制冷片與隔熱體之間。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于微富集儀中的半導(dǎo)體冷凝裝置，由半導(dǎo)體制冷片、散熱片、傳熱片、溫度傳感器及其控制器、開(kāi)關(guān)電源組成，所述的散熱片固定在一個(gè)固定架上，散熱片上設(shè)有承接色譜進(jìn)樣針的固定片，所述的制冷片與散熱片相接觸的一側(cè)間涂有傳熱硅脂，制冷片另一側(cè)與傳熱片相鄰，數(shù)字溫度傳感器一端與制冷片相鄰，另一端與隔熱體相鄰，半導(dǎo)體制冷片的周?chē)坑泄枘z，并且硅膠與散熱片和隔熱材料相接觸，所述的傳熱片設(shè)置在半導(dǎo)體制冷片與隔熱體之間。本實(shí)用新型適用于各種微富集裝置，冷凝速度快、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，而且可實(shí)現(xiàn)在線冷凝。
文檔編號(hào)F25B49/00GK201363959SQ20092009318
公開(kāi)日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2009年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月13日
發(fā)明者樸相范, 李東浩, 翠 楊 申請(qǐng)人:延邊大學(xué)