【摘要】：慣性約束聚變反應(yīng)對低溫冷凍靶的均勻一致性有著很高的要求，特別是需要嚴(yán)格控制靶丸內(nèi)部燃料固態(tài)層內(nèi)表面的粗糙度。而靶丸的制備與保存必須提供穩(wěn)定的液氫溫區(qū)附近的低溫環(huán)境；同時，為了監(jiān)測靶丸的質(zhì)量，設(shè)置了成像診斷系統(tǒng)，該系統(tǒng)要求目標(biāo)溫度波動在1mK以內(nèi)。燃料靶丸所在的空腔由硅冷卻臂夾持，采用硅作為冷卻臂材料的主要原因是它在低溫下具有極高的熱導(dǎo)率，冷量經(jīng)由硅冷卻臂的傳遞速度非�？欤子趯涨粶囟冗M行精確控制。綜合以上要求，本課題搭建了一套工作于液氫溫區(qū)的低溫系統(tǒng)，以硅冷卻臂為研究對象，研究硅冷卻臂上實現(xiàn)波動度在1mK以內(nèi)的溫度控制的方法以及硅冷卻臂在系統(tǒng)中的熱傳導(dǎo)性能。 首先，本文工作采用簡化后的硅片結(jié)構(gòu)作為研究對象，為其設(shè)計并搭建了一套液氫溫區(qū)控溫及熱傳導(dǎo)特性實驗系統(tǒng)。包括真空腔、樣品座及夾具的設(shè)計與加工制造，冷屏與多層絕熱的制作與布置，制冷機、真空機組的選型與連接等。另外，該系統(tǒng)中還包含專用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，基于LabVIEW圖形化編程軟件，對系統(tǒng)中所使用的控溫儀、溫度巡檢儀、數(shù)據(jù)采集儀等的控制與數(shù)據(jù)讀取整合至一個LabVIEW程序內(nèi)，進行數(shù)據(jù)的自動讀取與儲存。 溫度是本課題最主要的測量對象，本文工作為此購置了一批溫度傳感器。由于傳感器數(shù)量較多，，并非所有的溫度計都有標(biāo)定數(shù)據(jù)，因此在實驗開始前需對每一支溫度計進行細(xì)致的標(biāo)定。為此，在搭好的同一實驗臺的基礎(chǔ)上，額外設(shè)計與加工了一個方便布置大量溫度計的樣品座，專門用于溫度計的標(biāo)定實驗。通過標(biāo)定實驗，不僅成功對所有溫度計進行了標(biāo)定以滿足使用要求，同時也對各類溫度計的特性及適用溫區(qū)有了較好的總結(jié)。 在對硅片進行實驗之前，本文先對樣品座上的控溫效果進行了研究，以對實驗系統(tǒng)自身的控溫性能進行分析與優(yōu)化。所選取的控溫對象是用于與硅片連接的樣品座熱沉，考察的影響控溫效果的因素包括溫度計自身的激勵、控溫的方式、樣品座的熱容大小以及是否增加二級冷屏。通過大量的對比實驗，比較了各個因素對溫度控制中抑制波動度的貢獻，并最終找到了優(yōu)化系統(tǒng)控溫效果的有效方案。 硅冷卻臂的實驗是本課題中最主要的部分，通過大量實驗對硅冷卻臂的溫度分布、控溫特性進行了研究，同時探尋了通過采用集成溫度計與加熱器于硅片上的方式，提升系統(tǒng)的測量與控溫性能。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TL632

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前4條

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本文編號：2670887