一种用于活塞式压力包的电学测量样品杆

本发明涉及电学测量领域，具体是一种用于活塞式压力包的电学测量样品杆。

背景技术：

活塞式压力包为一种圆柱体结构，两端为螺丝固定，样品密封在加满高压油的特氟龙管中，然后放置在圆柱体中，一端引出带线，用螺丝固定；另一端，通过拧螺丝的传压方式给特氟龙管加压，挤压高压油来获得压力，螺丝往里拧的越多，获得压力越大。这样不同压力下活塞式压力包的长度是不一样的。所以在quantumdesign公司设计的综合物性测量系统(physicalpropertymeasurementsystem,ppms)进行压力下的电学测量时，就存在一个问题，压力包长度不一样，样品杆子长度也就在变化。从而引起测量主要存在两个问题：热连结与样品腔真空度的问题。主要是样品杆长度不能固定，样品杆开始长度必须为最长，此时可以保证样品腔与样品杆热交换的正常，但是随着压力的增大，压力包加压的螺丝不断拧进去，杆子整体长度越来越短，这样后面的压力点就很难保证热交换的正常，引起极大的测量误差。而后者使用一般密封方式在遇到这种特殊情况时会出现漏气，导致样品腔温度降不下去，长时间运行，空气中水汽进入会导致样品腔结冰，制冷机冷头逐渐变坏，同时会加剧热交换的恶化，进而导致仪器的损坏和测量的失败。目前quantumdesign公司的解决方案是使用无样品杆的方式，直接利用夹具把活塞式压力包夹住，放进样品腔内，使用ppms自带的内置测量系统进行测量,测量结束后再利用夹具把活塞式压力包夹出来。其主要有存在两个问题，其二，活塞式压力包本身自重相比一般的样品托而言，十分重，ppms样品腔刚好能够放下压力包，操作空间十分有限，这对夹具的夹力要求很高，往往操作不慎，压力包在样品腔滑落，这对ppms样品腔内置测量的针脚伤害极大，一旦砸中，针脚被砸歪，修理费十分昂贵，整套测量系统修理半个月以上，存在很大的风险。其二，内置测量系统测量压力包中样品，一次只能够测量一个样品，测量效率相对外接系统较低，受内置测量系统的限制，用户有时需要一些特殊的测量要求，ppms不能满足这些要求。现在高校与研究所，测量机时都十分紧张，这无疑是一个很大的缺点。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于活塞式压力包的电学测量样品杆，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于活塞式压力包的电学测量样品杆，包括与压力包固定连接的连接管，所述连接管远离所述压力包的一端固定连接有测试转接部，所述测试转接部上连接有调节部；

测试转接部包括转接头，所述转接头上设有连接座、外接接头；

所述调节部包括与连接座连接的滑动套管；

所述连接管包括空心管以及沿空心管轴线方向布置的导线，所述导线两端分别与压力包、外接接头连通。

作为本发明进一步的方案：所述转接头为空心正方体结构，所述转接头一侧开设有正方形开口，所述转接头正方形开口内密封连接连接器，所述外接接头固定连接在所述连接器外侧。

作为本发明进一步的方案：所述连接座为空心圆柱体，所述连接座与所述空心管固定连接，所述连接座上使用时用于使导线穿过的避让孔。

作为本发明进一步的方案：所述外接接头为雷莫公头，所述外接接头连接有测量仪表。

作为本发明进一步的方案：所述滑动套管靠近转接头的一端设有套管头，所述连接座靠近滑动套管的一端固定连接有垫片，所述垫片下端设有垫圈，所述垫片、垫圈位于所述滑动套管上端，所述垫片、垫圈位于所述套管头内。

作为本发明进一步的方案：所述空心管沿轴线方向安装有至少一个阻热片，所述空心管上设有至少一个通气孔。

作为本发明进一步的方案：所述空心管通过连接部与所述压力包固定连接。

作为本发明进一步的方案：所述连接部包括与空心管固定连接的联轴器，所述联轴器与所述压力包之间通过连接头固定连接。

作为本发明进一步的方案：所述连接头外部包裹有导热环，所述连接头一侧设有温度计，所述温度计与所述导线连通。

作为本发明进一步的方案：所述压力包包括样品腔，所述样品腔下端螺纹连接有加压螺栓，所述加压螺栓下端固定连接有样品底托座。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过设置可以调节长度的样品杆，因而在压力包长度发生变化时，可以通过调节测试转接部与滑动套管上下位置，保证样品杆底部的样品底托座与测量系统内壁底端紧密接触，保证了良好的导热性能，进而使得，测量精度高，效率高。而且样品杆的气密性十分良好，在2k时可以达到182mbar，且在低温下样品杆可以达到系统的最低温度1.6k。

2、本发明通过设置导线与压力包连接，进而使得测量装置外置，使用外置测量系统，测量手段多样，且可以同时测量好几块样品，而且样品杆没有损坏仪器的风险。

附图说明

图1为本实施例样品杆结构示意图；

图2为本实施例样品杆剖视图；

图3为本实施例样品杆转接头结构示意图；

图4为本实施例样品杆测试部分结构示意图；

图5为本实施例样品腔降温时的时间-气压变化图；

图6为本实施例样品腔降温时的时间-温度变化图。

图中：1-测试转接部、11-转接头、12-连接器、13-连接座、14-外接接头、2-调节部、21-滑动套管、22-垫片、23-垫圈、24-套管头、3-连接管、31-导线、32-阻热片、33-空心管、4-连接部、41-联轴器、42-连接头、43-导热环、44-温度计、5-压力包、51-样品腔、52-加压螺丝、6-样品底托座。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明实施例中，一种用于活塞式压力包的电学测量样品杆，包括与压力包5固定连接的连接管3，连接管3远离压力包5的一端固定连接有测试转接部1，测试转接部1上连接有调节部2，测试转接部1包括转接头11、连接器12、连接座13、外接接头14，调节部2包括滑动套管21、垫片22、垫圈23、套管头24，连接管3包括导线31、阻热片32、空心管33，连接部4包括联轴器41、连接头42、导热环43、温度计44。

测试转接部1包括转接头11，转接头11上设有连接座13、外接接头14，转接头11为空心正方体结构，转接头11一侧开设有正方形开口，转接头正方形开口内密封连接有连接器12，外接接头14固定连接在连接器12外侧，连接座13为空心圆柱体，连接座13与空心管33固定连接，连接座13上使用时用于使导线31穿过的避让孔，外接接头14为雷莫公头，外接接头14连接有测量仪表。

调节部2包括与连接座13连接的滑动套管21，滑动套管21靠近转接头11的一端设有套管头24，连接座13靠近滑动套管21的一端固定连接有垫片22，垫片22下端设有垫圈23，垫片22、垫圈23位于滑动套管21上端，垫片22、垫圈23位于套管头24内，滑动套管21可以相对连接座13在上下一定距离内滑动，当拧紧套管头24时，垫片22挤压橡胶垫圈23，密封连接座13与滑动套管21之间的滑动间隙，获得真空。此时滑动套管与连接座是可以相互滑动的，可以在1.66k温度下，腔内的气压可以达到182mbar，达到很好的密封性。

连接管3包括空心管33以及沿空心管33轴线方向布置的导线31，导线31两端分别与压力包5、外接接头14连通，导线为编织铜导线，而且两两导线双绞，双绞后的缠绕空心管上，空心管33沿轴线方向安装有至少三个阻热片32，空心管33上设有至少一个通气孔，在本实施例中，空心管为不锈钢制作，无磁性导热差，便于热沉。且空心管上开3个小孔，便于抽真空时，杆子中有空气没有抽掉，影响样品杆降温。

空心管33通过连接部4与压力包5固定连接，连接部4包括与空心管33固定连接的联轴器41，联轴器41与压力包5之间通过连接头42固定连接，连接头42外部包裹有导热环43，导热环与样品腔壁相接触，加快压力包中样品的降温，连接头42上设有槽口，在槽口内设有温度计44，温度计44与导线31连通，利用温度计反映的温度作为样品上的温度。

压力包5包括样品腔51，样品腔51下端螺纹连接有加压螺栓52，加压螺栓52下端固定连接有样品底托座6，压力包后固定一个专用综合物性测量系统腔内的样品托底座，这个底座与样品腔内自带的样品测量的凹口相匹配，当样品杆插进去后，两者相匹配，保证样品杆与腔内底座相接触，便于热连结，样品托底座与连接件，全部用无氧铜制作，导热性能好且没有磁性；联轴器用不锈钢制作，导热差，没有磁性，便于热沉。

活塞式压力包压力不同时，压力包的长度也不相同，当样品杆插进综合物性测量系统腔内，样品杆与样品腔内底座相接触，降温时，由于热胀冷缩，样品杆会与腔底座测量凹口相脱节，导致降到最低温时，样品杆没有直接接触腔底座，冷量不够，温度很难达到最低。

本实施例的测试线缆转接头与其配套的滑动套管，垫圈，垫片，套管头组合，在使用时，将待测样品放置在压力包5的样品腔内，然后将本实施例的样品杆插入到样品腔内，此时，压力包5下端的样品底托座与综合物性测量系统的样品腔内部的凹口相匹配，进而保证紧密连接，提高热连接，此外，当插入样品杆进入样品腔时，滑动套管21与样品腔上真空法兰相接，此时滑动套管21及其套管头24，垫片22，橡胶垫圈23都是固定的。正常样品腔降温时，腔内气压远远小于大气压，在大气压的作用下，测试转接部会一直受到大气压往下压，继而连接座13会相对滑动套管向下滑动，弥补活塞式压力包长度变化和热胀冷缩的影响，通过上下调节测试转接部与滑动套管的位置，弥补样品杆长度不一致的问题。通过滑动的套管与测试转接部之间的配合，温度下降时，气压下降，利用大气压直接把样品杆紧紧压在腔内样品测量凹口上，保证热连结的牢固。同时连接件上的导热环与样品腔壁相接触，由于ppms样品腔内底部有一段恒温区，这样活塞式压力包上下都样品腔接触，更好的热传导降温，减小压力包上下的温差，提高测量的准确性。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。