用于检查大气的装置和该装置的用途的制作方法

[0001]
本发明涉及一种用于检查大气的装置和该装置的用途。


背景技术：

[0002]
检验大气成分及其组分(例如，气溶胶和杂质)之间的相互作用是当前气候研究的重要部分。
[0003]
存在利用大气分析室检查大气的装置。已经注意到的是，可靠、有效且尽可能低维护地冷却大气分析室对于使用这种装置是重要的。具有冷却回路的装置已被证明相当昂贵且维护费力，因此不适合现场使用，冷却剂在所述冷却回路中循环通过管道、热交换器和冷却单元。对于使用温度控制气体的系统也是这样。


技术实现要素：

[0004]
在此基础上，本发明的目的是提供一种用于检查大气的装置，所述装置的功能更可靠、更有效、并且优选地需要较少的维护。
[0005]
根据本发明，该目的通过一种用于检查大气的装置来实现，该装置包括大气分析室和制冷器，该制冷器热联接到大气分析室以便冷却大气分析室。特别地，制冷器可以联接到形成大气分析室的壁的区域。
[0006]
通过使用制冷器而不是冷却回路冷却大气分析室实现了对大气分析室的节省空间且低维护的冷却。此外，利用制冷器可以实现高冷却能力和良好的温度控制。制冷器还可以显著扩展操作温度范围，甚至低于-200℃。
[0007]
大气可以是自然大气，特别是地球的自然大气，也可以是人工大气。
[0008]
制冷器可以是吉福德-麦克马洪(gifford-mcmahon)制冷器、脉冲管制冷器或斯特林制冷器。制冷器可以是单级制冷器或多级制冷器，但优选是单级制冷器。
[0009]
该目的进一步通过使用上述用于检查大气、特别是大气成分的装置来实现。
[0010]
下文描述了应用于该装置及其用途二者的各个实施例。此外，这些实施例也可以彼此组合。
[0011]
在一个实施例中，大气分析室具有入口。可以通过这种方式将待检查的大气进给到大气分析室中。
[0012]
在另外的实施例中，大气分析室具有两个入口，特别是布置在大气分析室的相对两侧上的两个入口。这样，待检查的大气可以穿过大气分析室。
[0013]
在一个实施例中，制冷器具有热联接到大气分析室的一个冷却头。制冷器还可以具有热联接到大气分析室的多个冷却头。此外，还可以提供多个制冷器，所述制冷器或其各自的冷却头热联接到大气分析室。
[0014]
在一个实施例中，该装置具有外室，该外室优选地是封闭的，且环绕大气分析室。例如，外室可以以环形方式围绕大气分析室布置。通过提供这种外室，可以至少在某些区域中将大气分析室与环境热隔离。
[0015]
在一个实施例中，外室处于负压下，特别是处于真空下。这改善了外室的热绝缘效果。
[0016]
在一个实施例中，大气分析室和外室由内部容器和环绕所述内部容器的外部容器形成。内部容器的壁优选地分别形成大气分析室或其壁。内部容器的壁和外部容器的壁一起优选地分别形成外室或其壁。
[0017]
在一个实施例中，制冷器的冷却头位于外室内部。以此方式，制冷器的冷却头也与环境热绝缘，这提高了冷却效率。
[0018]
在一个实施例中，制冷器的冷却头通过一个或多个导热连接件热联接到大气分析室。所述一个或多个导热连接件优选地布置在外室内部。以此方式，进一步提高了冷却效率。
[0019]
为了更有效地和更均匀地冷却大气分析室，特别地可以在冷却头与大气分析室的不同点之间，特别是在冷却头与形成大气分析室的壁的不同点之间设置多个导热连接件。
[0020]
挠性连接件和/或由具有良好导热性的材料(例如，铜或铝)制成的连接件特别适合作为导热连接件。例如，一个或多个连接件可以由一根或多根铜或铝线形成。
[0021]
在一个实施例中，大气分析室和/或外室的壁由不锈钢、铝或铜制成。
[0022]
在一个实施例中，大气分析室的壁在内侧和/或外侧上具有涂层。以此方式，可以在大气分析室处实现更好且更均匀的温度分布。为此，涂层优选地由具有良好导热性的材料、例如铜构成。
[0023]
在一个实施例中，一个或多个加热元件附接到或热联接到大气分析室。以此方式，可以更好地调节大气分析室的温度。一个或多个加热元件可以例如联接或附接到大气分析室的一个或多个壁区域。优选地，使用一个或多个电阻加热元件。
[0024]
在一个实施例中，一个或多个加热元件附接到或热联接到冷却头，和/或附接到或热联接到连接到冷却头与大气分析室的一个或多个壁区域之间的一个或多个导热连接件。以此方式，可以分别为冷却头或导热连接件激活附加的热负荷，这可以支持温度控制过程。一个或多个加热元件优选是电阻加热元件。
[0025]
在一个实施例中，在外室内部提供屏蔽件以减少外室的壁区域与大气分析室的壁区域之间的热辐射。以此方式，可以控制和减少由在大气分析室的壁上的辐射引起的热负荷。屏蔽件优选地构造成使得其至少部分地反射来自外室的外部的热辐射。为此，屏蔽件尤其可以具有多层绝缘体。
[0026]
在一个实施例中，屏蔽件热联接至一制冷器以便冷却。该制冷器可以是用于冷却大气分析室的制冷器，也可以是一单独的制冷器。联接到屏蔽件的制冷器优选地构造成将屏蔽件冷却到预定温度范围。这样，可以更好地将热辐射与大气分析室隔离。
[0027]
在另外的实施例中，可以将反射多层绝缘体直接施加到大气分析室的外壁上，以减少辐射热的输入。
[0028]
在一个实施例中，用于分析大气的传感器或分析设备布置在大气分析室中或连接到大气分析室。以此方式，可以分析进入大气分析室的大气，特别是分析大气的成分。其他测量仪器也可以位于大气分析室的输入流或其输出流处或者输入流或输出流中。
[0029]
所使用的测量仪器优选地适用于测量和记录大气分析室中的压力条件和/或温度。此外，可以将测量装置附接至大气分析室，例如颗粒计数器(优选光学颗粒计数器)或用
于小颗粒的质谱仪。其他有利的测量仪器包括来自各种波长范围的气体分析装置和干涉光谱仪。
附图说明
[0030]
在下面的实施例中描述了该装置的进一步的特征和优点及其用途，其中参照了附图。
[0031]
在附图中：
[0032]
图1示出了具有冷却回路冷却系统的第一装置，
[0033]
图2示出了具有冷却回路冷却系统的第二装置，
[0034]
图3示出了具有制冷器的装置的第一实施例，
[0035]
图4示出了具有制冷器的装置的第二实施例。
具体实施方式
[0036]
图1以示意性截面图示出了具有大气分析室的用于检查大气的装置，该大气分析室具有冷却回路冷却系统。
[0037]
装置2包括具有两个相对的入口6a、6b的大气分析室4和环绕它们的封闭外室8。在这种情况下，大气分析室4和外室8关于轴线10旋转对称，所述轴线穿过两个入口6a、6b。
[0038]
装置的大气分析室4和外室8由内部容器12和环绕该内部容器的外部容器14形成。内部容器12的壁16形成大气分析室4的壁。壁16还与外部容器14的壁18一起形成外部容器14的壁。
[0039]
为了冷却大气分析室4，在内部容器12上安装有盘管20，在操作期间冷却液流过该盘管。为此，提供了冷却剂进给管线22和冷却剂返回管线24，通过该冷却剂进给管线和冷却剂返回管线将盘管20嵌入在冷却回路中。
[0040]
图2以示意性截面图示出了具有大气分析室的用于检查大气的第二装置，该大气分析室具有冷却回路冷却系统。
[0041]
装置32具有与装置2类似的结构。彼此对应的部件用相同的参考符号标记。
[0042]
装置32与装置2的不同之处在于，对大气分析室4的冷却是由来自冷却回路的温度控制气体(tempering gas)提供，而不是由冷却液可以流过的盘管20提供。
[0043]
为此，在外部容器上设有用于冷却回路的温度控制气体的入口34和出口36。在操作期间，冷却的温度控制气体38通过入口34进给到外室8中，在流过外室8之后，再通过出口36离开外室8。温度控制气体冷却内部容器12的壁16，从而冷却大气分析室4。
[0044]
装置2和32允许冷却大气分析室4。然而，已经证明通过使用如装置2中的冷却液体或如装置32中的温度控制气体的冷却回路进行的冷却相当复杂并且维护费力。
[0045]
现在，图3以示意性截面图示出了具有制冷器的装置的第一实施例。
[0046]
装置52包括具有两个相对的入口56a、56b的大气分析室54和环绕该大气分析室的封闭外室58，所述封闭外室处于负压下，优选处于真空下。大气分析室54和外室58关于轴线60旋转对称，所述轴线穿过两个入口56a、56b。
[0047]
装置52的大气分析室54和外室8由内部容器62和环绕该内部容器的外部容器64形成。内部容器62的壁66形成大气分析室54的壁。壁66还与外部容器64的壁68一起形成外室
58的壁。
[0048]
提供制冷器70以冷却大气分析室54。制冷器70可以是吉福德-麦克马洪制冷器、脉冲管制冷器或斯特林制冷器。制冷器优选为单级制冷器。制冷器具有位于外室58中的冷却头72。冷却头72通过热连结件(thermal link)76经由导热连接件74热联接到壁66并因此热联接到大气分析室54。导热连接件74例如可以是铜缆线或铜线网。热连结件76可以是螺纹连接、钎焊连接或夹具连接。在图3中，冷却头72在入口56a的区域中连接至壁66。壁66在内侧(即，位于大气分析室54内部的那侧)上和/或外侧(即，在外室58中的那侧)上具有铜涂层，这导致更均匀地温度控制大气分析室54。
[0049]
图4以示意性截面图示出了具有制冷器的装置的第二实施例。
[0050]
装置92具有与装置52类似的结构。彼此对应的部件用相同的参考符号标记。
[0051]
装置92与装置52的不同之处在于，冷却头72借助于相应的热连接件96a-96c经由多个导热连接件94a-94c热联接到壁66并因此热联接到大气分析室54。在图4中，冷却头72在入口56a的区域中、在入口56b的区域中以及在入口56a与入口56b之间的区域中连接到壁66。
[0052]
在外室58内且在内部容器62的壁66和外部容器64的壁68之间布置有屏蔽件98，该屏蔽件减少了从壁68到壁66的热辐射的传输。为了更有效地减少热辐射的传递，屏蔽件98可以热连接到冷却头72。
[0053]
可以在冷却头72上、在导热连接件94a-94c上和/或在壁66上设置一个或多个可控加热元件，这些加热元件允许更好地控制和/或调节大气分析室54的温度。
[0054]
已经发现，使用制冷器70使得能够低维护地且有效地冷却大气分析室54。利用根据装置52和92的构造可以实现特别有效的冷却。