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        低温真空测试?#20302;?#30340;研制

        来源真空技术网www.ismp.tw中国电子科技集团公司第十六研究所 作者陈永侃

          为了满足在低温下固体和涂层材料物理性能参数的测量研制出一套低温真空测试?#20302;?/a>。该套设备采用固体传导形式使热?#37327;?#36895;降温模拟了在高真空、冷黑环境下对试件主要性能的影响。主要对设备中热沉的降温速率、温度均匀性和控温精度等相关技术参数进行试验验证结果达到了预期的指标要求。

          空间环境包括真空、电磁辐射、高能粒子辐射、等离子体、微流星体、行星大气、磁场和引力场等。对于航天材料而言由于外层空间环境的严酷必须针对航天材料进行试验验证。航天科技?#34892;?#35201;做大量的环境试验针对产品可能发生的缺陷进行探测。

          目前国外TENNEY 和BEMCO 的热真空设备可以采用无需润滑的磁悬浮技术和专用控速电机的分子泵。国内除空间技术研究院自行研发使用热真空试验箱较多专业的热真空试验设备的厂家和产品数量都是屈指可数的没有一个厂家像美国TENNEY 和BEMCO 一样将该类设备系列化。为满足国家航天事业蓬勃发展的需要立足自身发展的热真空试验箱成为环境试验设备的新课题。

          低温真空测试?#20302;?#26159;专项试验也是典型的热真空试验设备的缩影属于定制类项目应用面比较窄。为了对产品提供在低温-180≧、极限真空度为1×10-5 Pa 的环境下进行试验因此研制出该?#20302;场?#26681;据试验所得结果检验产品最终的可靠性。

        1、主要技术参数

          低温真空测试?#20302;?#20027;要包括四个部分真空容器、真空?#20302;?/a>、制冷?#20302;?#21644;测控?#20302;场?/p>

          1.1、真空容器

          a、设计尺寸为Φ600mm×800mm

          b、空载极限真空度优于1×10-5 Pa

          c、真空容器总漏率优于1×10-9 Pa·m3/s

          d、热沉有效尺寸Φ400mm×400mm

          e、热沉外表面镀镍光?#31890;?#20869;表面涂黑漆内表面发射率0.90

          1.2、真空?#20302;?/p>

          a、主抽真空泵采用日本住友低温泵(型号CP-8极限真空1×10-7 Pa)

          b、粗抽?#20302;?#37319;用日本岩田干泵(型号ISP-250C抽速1.5L/s)

          1.3、制冷?#20302;?/p>

          a、热沉从常温降至-180≧时制冷机提供冷源(制冷机采用日本住?#30740;?#21495;CH-110)

          b、热沉降温速率0.8≧/min

          1.4、测控?#20302;?/p>

          a、温度?#27573;В?7K゛常温

          b、热沉温度均匀性±1.5≧

          c、热?#37327;?#28201;精度±0.5≧

          d、加热方式电加热。

        2、设备分?#20302;?#35774;计

          ?#20302;?#36890;过干泵和低温泵来维持高真空。本试验装置采用固体传导将制冷机冷量直接传递给热沉降温设备?#20302;沉?#31243;如图1 所示。

        低温真空测试?#20302;?#30340;研制

        图1 ?#20302;沉?#31243;图

          2.1、真空容器

          真空容器经过整体检漏后漏率优于1×10-9 Pa·m3/s内部封头上焊接两角钢用来支撑热沉角钢上采用环氧树脂进行隔热。

        低温真空测试?#20302;?#30340;研制

        图2 设备示意图

          热沉是为样品提供冷、黑背景的光封闭容器安装于真空容器内部样品架安装在热沉内与热沉绝热。热沉外面包扎相关镀铝薄膜进行防辐射样品放置在样品架上处于热沉内部均匀温场中。如图3 所示模拟了热沉温场的变化。

        低温真空测试?#20302;?#30340;研制

        图3 热沉温场分布

          2.2、制冷?#20302;?/p>

          热沉常规制冷方式有氦气循环制冷、液氮制冷、复叠机组制冷和固体热传导制冷。

          氦气循环制冷需要氦气压缩机把冷源(制冷剂)氦气源源不?#31995;?#36890;过盘管输入热沉中最终形成闭环这种原理中需要板式换热器浪费了试验空间同时降温时间过长而?#20063;?#33021;保证热沉的温度均匀性。

          液氮制冷和复叠机组制冷属于冷量要求较大的条件下使用亦可作要求。

          为了方便有效的使热沉满足所需求的技术参数该套低温真空测试?#20302;?#29992;固体热传导模式原理。

          低温制冷?#20302;?#20027;要由制冷机组成制冷机主要功能为热沉提供冷量维持并稳定热沉的温度。制冷机安装在真空容器尾部封头上冷头穿过容器封头伸入真空容器内与热沉底法兰铜螺栓联接。

          在罐体内部结构中?#26469;?#24067;置传感器分别为冷头、铜编织带、热桥、热沉左、热沉中和热沉右(其中热沉上均匀布置3 个传感器)。采用两根不锈钢角钢支撑热沉用M5 铜螺栓使冷头和法兰固定冷头法兰焊接6 根铜编织带至热沉尾部热桥通过冷头前端法兰和热?#26009;?#36830;为保证温度均匀性在热桥和热?#26009;?#36830;处分别搭接热桥分支至热沉两端如图4 所示。

        低温真空测试?#20302;?#30340;研制

        图4 内部结构示意图

        3、结论

          该套设备现已成功运用于客户试验现场主要技术参数均满足达标。采用固体传导方式对热沉进行直接降温和传统氦气循环方式对比具有机械结构的可靠性对于设备长时间运?#24615;?#21152;了保障性同时大大减少了成本为类似的试验提供了良好的基础。

          低温真空测试?#20302;?#30340;研制为真空技术网首发转载请以链?#26377;?#24335;标明本文首发网址。

          http://www.ismp.tw/systemdesign/067132.html

          与 真空?#20302;?真空测试?#20302;?相关的文章请阅?#31890;?/p>

          真空?#20302;?/a>http://www.ismp.tw/systemdesign/

        叫圭科同利

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