专利名称：一种用于微富集仪中的半导体冷凝装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种将半导体制冷技术与微富集技术相结合的新 装置，具体是指一种用于微富集仪中的半导体冷凝装置。
技术背景
应用微富集技术时，研究者比较关注目标物的富集率，而目标物 在富集载体上的分配系数对目标物的富集率有很大的影响，可以通过 改变富集载体的温度来改变分配系数的大小，进而改变富集率的大小。 目前，微富集技术中冷凝装置应用最广泛的是循环水冷凝装置，但循 环水冷凝装置存在一些缺点，如体积大，成本高，循环水温度很难 控制等，而且在较低温度时，对冷凝装置的制备材料要求高。由于这 些缺点使得循环水冷凝装置很难实现再现富集。因此需要开发一种体 积小、结构简单、高效的冷凝装置。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服上述现有冷凝装置的不足，而提供 一种体积小、结构简单、具有较高的冷凝效果，易实现在线富集的微 富集仪中的半导体冷凝装置。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下
一种用于微富集仪中的半导体冷凝装置，由半导体制冷片、散热 片、传热片、温度传感器及其控制器、开关电源组成，其中所述的散 热片固定在一个固定架上，散热片上设有承接色谱进样针的固定片， 所述的制冷片与散热片相接触的一侧间涂有传热硅脂，制冷片另一侧 与传热片相邻，数字温度传感器一端与制冷片相邻，另一端与隔热体 相邻，半导体制冷片的周围涂有硅胶，并且硅胶与散热片和隔热材料相接触，所述的传热片设置在半导体制冷片与隔热体之间。
半导体冷凝装置的控制器电原理，主要由AT89C51单片计算机、 DS18B20单总线数字温度传感器、FPH1-3102NC半导体制冷片、 LCM14114位8段液晶显示器模块、4X4键盘、PWM驱动电路、开 关电源等组成。DS18B20温度转换成12位二进制信号通过单总线传送 给单片机，单片机以给定值与采样值进行PID调节规律进行闭环控制， 同时显示冷凝温度与冷凝时间。
半导体冷凝装置的工作原理
通过键盘输入所设定的冷凝温度给定值rn，并通过AT89C51单片 机读取数据，再通过DS18B20单总线数字温度传感器读取冷凝段的温 度反馈值yn，并计算本次误差en=rn—yn。用PID (比例、微分、积分) 调节规律离散算法的位置式，算出本次输出控制量Un。 Un= U:^ + KP[en—en—i+T/Tien十TD/T ( en—2e^+en-2 )]，式中Kp为比例系数， TD为微分时间，T为采样周期。计算n次调节器输出Un时，只要用本 次和前两次的误差en 、e『i 、e『2以及上次计算出的输出值就可以了。 经过计算输出值转换成PWM (脉冲宽度调制)信号，再驱动脉冲调制 信号控制半导体制冷片，利用半导体制冷片冷端的产冷量来冷却色谱 进样针。而半导体制冷片的一个电偶在热端放出的热量等于输入电功 率与冷端产冷量之和，因此，散热条件的好坏，直接影响致冷效果， 所以，制冷片必须安装在一个良好的散热片上。
由于采用上述结构，根据富集载体所要求的温度，选择不同的半 导体制冷片。利用隔热材料将半导体制冷片与外界隔离，进而保证色 谱进样针针尖上富集载体的温度。色谱进样针位置通过色谱进样针固 定片随时调整，色谱进样针针尖与传热片的距离通过固定架与固定片 调整，保证可靠传热。本发明公开了在微富集仪中色谱进样针的一种新颖冷凝装置，该冷凝装置在户外在线分析中有广泛的应用前景。
以下结合附图对本发明进一步说明。
图1是本实用新型的结构示意图2是本实用新型的控制器电原理框图。
图3是利用循环水冷凝装置和本实用新型半导体冷凝装置进行冷 凝的微富集之后的气相色谱图的对比图(虚线为循环水冷凝；实线为 半导体冷凝)。
图中l、色谱进样针，2、固定架，3、散热片，4、色谱进样针固 定片，5、硅胶，6、数字温度传感器，7、隔热体，8、半导体制冷片， 9、传热片，10、富集载体。
具体实施方式
在图l中，色谱进样针1插在色谱进样针固定片4上，固定片4 与散热片3用螺丝固定，通过调节固定片4的位置来确定色谱进样针 1的位置，固定架2上固定有散热片3，散热片3与制冷片8 —侧中 间涂有传热硅脂，制冷片8另一侧与传热片9相邻，数字温度传感器 6—端与制冷片8相邻，另一端与隔热体7相邻，硅胶涂于半导体制 冷片8的周围，并与散热片3和隔热材料7相接触，传热片9在半导 体制冷片8与隔热材料7之间，色谱进样针1的针头插入传热片9中。 为了保证冷凝装置的制冷效果，散热片的散热效果必须良好，并且半 导体制冷片必须与外界隔离。为了保证传热效果，传热片必须由较好 的传热材料制成。含有富集载体10的色谱进样针针尖与传热片的距 离要近，保证可靠传热。
冷凝装置的核心为半导体制冷片，它利用特种半导体材料构成的P-N结，形成热电偶对，产生珀尔帖效应，即通过直流电制冷的 一种新型制冷方法。通过改变直流电流的极性来决定在同一制冷片 上实现制冷或加热，通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控 制。
在图2半导体冷凝装置的控制器电原理框图中，主要由AT89C51 单片计算机、DS18B20单总线数字温度传感器、FPH1-3102NC半导体 制冷片、LCM14114位8段液晶显示器模块、4X4键盘、PWM驱动 电路、开关电源等组成。通过单片机将信号进行转换，DS18B20温度 转换成12位二进制信号通过单总线传送给单片机，单片机以给定值与 采样值进行PID调节规律进行闭环控制，同时显示冷凝温度与冷凝时 间。
从图3得出在应用微富集技术富集五种多环芳烃时，半导体冷凝 装置与传统循环水冷凝装置有几乎相同的冷凝效果(两种冷凝装置的 冷凝温度相同)，即半导体冷凝装置可用于微富集技术中。
权利要求1、一种用于微富集仪中的半导体冷凝装置，由半导体制冷片、散热片、传热片、温度传感器及其控制器、开关电源组成，其特征在于所述的散热片固定在一个固定架上，散热片上设有承接色谱进样针的固定片，所述的制冷片与散热片相接触的一侧间涂有传热硅脂，制冷片另一侧与传热片相邻，数字温度传感器一端与制冷片相邻，另一端与隔热体相邻，半导体制冷片的周围涂有硅胶，并且硅胶与散热片和隔热材料相接触，所述的传热片设置在半导体制冷片与隔热体之间。
专利摘要本实用新型公开了一种用于微富集仪中的半导体冷凝装置，由半导体制冷片、散热片、传热片、温度传感器及其控制器、开关电源组成，所述的散热片固定在一个固定架上，散热片上设有承接色谱进样针的固定片，所述的制冷片与散热片相接触的一侧间涂有传热硅脂，制冷片另一侧与传热片相邻，数字温度传感器一端与制冷片相邻，另一端与隔热体相邻，半导体制冷片的周围涂有硅胶，并且硅胶与散热片和隔热材料相接触，所述的传热片设置在半导体制冷片与隔热体之间。本实用新型适用于各种微富集装置，冷凝速度快、效率高、结构简单，操作方便，而且可实现在线冷凝。
文档编号F25B49/00GK201363959SQ20092009318
公开日2009年12月16日 申请日期2009年3月13日 优先权日2009年3月13日
发明者朴相范, 李东浩, 翠 杨 申请人:延边大学