Quarzrohr VakuumdichtmaschineEs ist eine spezielle Ausrüstung für die Integration von Vakuumpunktechnik und Hochtemperatur-Schmelztechnologie, mit den Eigenschaften von Quartzmaterialien, die hohe Temperaturbeständigkeit und chemische Stabilität besitzen, in Kombination mit den Vorteilen des Isolationsschutzes der Vakuumumgebung, um die geschlossene Verpackung der Probe zu erreichen. Sein Kernwert besteht darin, empfindlichen Proben eine langfristige Lager- oder Reaktionsumgebung in einer "Vakuum- oder Inertgasatmosphäre" bereitzustellen, die weit verbreitet in der Materialwissenschaft, der chemischen Synthese, der Elektronik und anderen Bereichen verwendet wird. In diesem Artikel werden die Arbeitsprinzipien der Geräte eingehend analysiert, die Anwendungsrichtung in Verbindung mit den praktischen Szenarien gekämmt und die theoretische Unterstützung für die Auswahl und Verwendung der Geräte bereitgestellt.
Kernprinzip: Synergie zwischen Vakuum und hoher Temperatur
Quarzrohr VakuumdichtmaschineDie Arbeitslogik dreht sich um die drei Kernglinkel "Vakuumumgebung - Hochtemperatur-Schmelzverdichtung - Kühlung-Stereotypisierung", um eine hochluftdichte Verpackung von Quarzrohren durch präzise Synergie zwischen Vakuumsystem und Heizsystem zu erreichen. Sein Kernprinzip kann in zwei Teile des Vakuumsaugprinzips und des Hochtemperaturdichtungsprinzips zerlegt werden, die beide miteinander zusammenarbeiten, um die Dichtungsqualität zu gewährleisten.
(1) Arbeitsprinzip des Vakuumsystems: Aufbau einer sauerstoffarmen / sauerstofffreien Umgebung
Das Vakuumsystem ist der "Kern der Umweltschutz" der Ausrüstung, hauptsächlich aus einer Vakuumpumpe (Ölvakuumpumpe, Trockenvakuumpumpe), einem Vakuumzähler, einer Vakuumrohrleitung und einer Dichtungskomponente besteht, deren Kernfunktion es ist, die Luft und flüchtige Verunreinigungen in Quarzrohren zu pumpen, um eine stabile Niedervakuum- oder Hochvakuumumgebung aufzubauen, wie folgt:
Vakuumgradentpumpmechanismus: Die Geräte verwenden in der Regel den zweistufigen Absaugmodus "grobe Pumpe - feine Pumpe". Zunächst durch eine grobe Pumpe Vakuumpumpe (oder die grobe Pumpenstufe der Hauptpumpe) den Quarzrohr-Innenluftdruck schnell zu senken, die Luftkonzentration vom Normaldruck (101,3 kPa) auf unter 10 Pa zu senken, um den Großteil der Makroluft zu entfernen; Anschließend wechselt man in den Feinpumpungsmodus (z. B. Hilfs- oder Hauptpumpenbetrieb) um den Vakuumgehalt auf 10-2Pa oder sogar 10-4Pa weiter zu erhöhen und kleine Blasen und flüchtige Komponenten effizient zu entfernen. Diese Gradientenpumpungsmethode kann sowohl die Pumpeneffizienz als auch die hohe Vakuumpräzision gewährleisten und die Anforderungen verschiedener Experimente an den Vakuumgrad erfüllen.
Dichtungs- und Druckkontrollprinzip: Im Vakuumpfangsprozess werden Quarzrohre und Vakuumrohre durch Dichtungspassen (Vakuumfestige Materialien wie Fluor- und Silikonkautschuk) eng verbunden, um das Rücklaufen der Außenluft zu verhindern. Sobald der Vakuumgehalt den vorgegebenen Wert erreicht hat, schließt das System das Vakuumventil in die Druckhaltestufe und überwacht die Druckänderungen in Echtzeit über das Vakuummeter. Wenn die Geschwindigkeit des Vakuumfalls während der Druckhaltung ≤ 0,1 Pa / h ist, zeigt das System eine gute Dichtung, kein Leckpunkt; Wenn der Druck steigt, wird ein Leckagesalarm ausgelöst, um die Dichtung der Schnittstelle oder des Quarzrohres selbst zu prüfen.
Inertgasaustauschprinzip (optional): Für Proben, die leicht oxidieren oder eine spezifische Gasatmosphäre erfordern, kann das Gerät ein Inertgasaustauschsystem unterstützen. Das Prinzip besteht darin, nach dem Pumpen des Vakuums in das Quarzrohr Argon, Stickstoff und andere Inertgase einzuführen, bis der Druck im Rohr auf einen mikropositiven Druck (0,01-0,05MPa) zurückkehrt, das Vakuum erneut zu pumpen und 2-3 Male zu wiederholen, um den Sauerstoffrückstand im Rohr auf unter 10 ppm zu senken, um eine Schutzatmosphäre für Inertgase zu bilden und die Oxidationsverfälschung der Probe zu vermeiden.
(2) Heizung Dichtung Prinzip: Quarzrohr Schmelze und Dichtung Formgebung
Das Heizsystem ist der "dichte Ausführungskern" der Ausrüstung, die Hauptbeheizungsmethode ist in zwei Arten von Hochfrequenz-Induktionsheizung und Flammenheizung unterteilt, dessen Kernprinzip besteht darin, die hohe Temperatur zu verwenden, um Quarzrohre zu verschmelzen, um durch mechanische Formgebung eine enge Verbindung zu erreichen, der spezifische Mechanismus ist wie folgt:
Prinzip der Hochfrequenz-Induktionsheizung (Mainstream-Technologie): Die Geräte erzeugen ein wechselndes Magnetfeld durch die Hochfrequenz-Induktionsspule, wenn sich der zu versiegende Teil des Quarzrohres im Magnetfeld befindet, erzeugt das Innere des Rohres einen Wirbelstrom-Effekt und bildet Joule-Wärme, so dass die lokale Temperatur schnell auf 1700-1800 ° C steigt (Schmelztemperatur von Quarzglas). Diese Heizmethode hat die Vorteile einer schnellen Erwärmungsgeschwindigkeit (5-10 Sekunden, um die Schmelztemperatur zu erreichen), der Konzentration des Heizbereichs (der Schmelzbereich ± 2 mm präzise kontrolliert werden kann), einer guten Temperaturgleichmäßigkeit und anderer Vorteile, die einen Riss durch eine lokale Überhitzung des Quarzrohres effektiv vermeiden können.
Flammenheizungsprinzip (herkömmliche Technik): Verbrennung von brennbaren Gasen (wie Wasserstoff + Sauerstoff, Acetylen + Sauerstoff) zur Herstellung von hohen Temperaturflammen, die direkt in den Quarzrohrdichtungsbereich eingespritzt werden, um das Rohr zu schmelzen. Der Vorteil der Flammenheizung ist, dass die Ausrüstungskosten niedrig sind und sich an Quarzrohre mit großem Durchmesser (Innendurchmesser ≥ 50 mm) anpassen, aber die Gleichmäßigkeit der Heiztemperatur ist schlecht und anfällig für den Einfluss des Luftstroms, der zu einer unregelmäßigen Schmelzbereich führt, geeignet für Szenarien mit geringeren Anforderungen an die Dichtungsgenauigkeit.
Schmelzform und Dichtungsprinzip: Unabhängig davon, welche Heizmethode verwendet wird, wenn das Quarzrohr den Schmelzungszustand erreicht, wird langsam axialer Druck durch das Griffsystem der Ausrüstung ausgeübt, so dass das Quarzglas des Schmelzteils miteinander verschmelzt und eine dichte Dichtungsfläche bildet. Anschließend durch Gradientenkühlung (langsam von der Schmelztemperatur auf Raumtemperatur abnehmen, die Kühlgeschwindigkeit wird bei 5-10 ° C / min gesteuert), um zu vermeiden, dass Quarzrohre durch thermische Spannung Risse erzeugen, um die mechanische Festigkeit und Luftdichtigkeit der Dichtungsfläche zu gewährleisten. Nach Abschluss der Dichtung kann die Druckfestigkeit der Dichtung 1-2 MPa erreichen und die Vakuumleckrate ≤ 10-9 Pa · m³ / s, um den langfristigen Vakuumlagerbedarf gerecht zu werden.