原位光谱测试装置的制作方法

1.本实用新型属于电池材料测试技术领域，具体涉及一种原位光谱测试装置。


背景技术：

2.随着新能源产业的快速发展，对电池材料性能的研究成为热点的研究方向，目前针对电池材料电化学反应的原位表征测试手段，包括电化学拉曼、电化学红外、电化学xrd、电化学x射线吸收谱等。借助于各种光学表征测试方法和仪器实现了对电池材料的实时、在线检测，对了解材料电化学内在的反应机制起到了重要的作用。
3.在电化学原位测试中需要对不同温度环境下、不同反应气体对电池材料电化学反应性能所造成的影响进行研究，现有电化学原位测试仪器中大多关注于如何满足于为测试提供所需的高温、低温环境，在仪器的通用性和实用性上还难以满足原位测试多样化的需求。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种原位光谱测试装置，能够为电池材料的电化学原位光谱测试提供所需的气体反应氛围，提高性能测试的准确性，拓展装置的使用性能。
5.本实用新型通过下述技术方案实现：
6.原位光谱测试装置，包括壳体和盖板，所述盖板设置在壳体上，使壳体内部形成密闭的腔体，所述盖板上设置有观察窗；
7.所述壳体内设置有样品台；
8.所述壳体上设置有将壳体内部腔体与外界连通的进气口和出气口；
9.在进气口与样品台的样品放置位置处之间设置进气通道，使通入腔体的气体经过进气通道在流经样品台的样品放置位置处后进入到腔体内；或在出气口与样品台的样品放置位置处之间设置出气通道，使腔体内的气体在流经样品台的样品放置位置处后通过出气通道流出腔体。
10.作为上述技术方案的进一步改进，所述样品台内设置有气流通道，所述气流通道一端连通至样品台的样品放置位置处；
11.在进气口上设置进气管并将进气管一端与气流通道的另一端连通，形成所述进气通道；或在出气口上设置出气管并将出气管一端与气流通道的另一端连通，形成所述出气通道。
12.作为上述技术方案的进一步改进，所述样品台的样品放置位置处设置有样品放置槽，所述气流通道与样品放置槽之间连通。
13.作为上述技术方案的进一步改进，包括制冷组件，所述制冷组件包括设置在样品台内的冷却管，所述冷却管两端分别伸出到壳体外。
14.作为上述技术方案的进一步改进，所述冷却管与壳体之间设置有隔热套。
15.作为上述技术方案的进一步改进，包括制热组件，所述制热组件包括设置在样品
台内的加热器。
16.作为上述技术方案的进一步改进，包括换热组件，所述换热组件包括设置在壳体内的换热通道。
17.作为上述技术方案的进一步改进，包括测温组件，所述测温组件包括设置在样品台内的温度传感器。
18.作为上述技术方案的进一步改进，所述样品台与壳体之间设置有支撑组件，用于使样品台在壳体内悬空设置。
19.作为上述技术方案的进一步改进，所述支撑组件与样品台之间设置有用于对样品台定位的定位结构。
20.本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
21.1）该装置中通过进气通道、出气通道的设置，使进入或流出腔体内的气体都需要经过样品台上样品所在的位置，从而在测试时能够实现样品与反应气体之间充分接触并充分反应，提高了装置的测试性能以及样品性能测试的准确性及测试效率，在现有基础上进一步拓展了原位光谱测试装置的使用性能。
22.2）装置中集成了制冷、制热以及冷却功能，能够满足样品对不同温度测试环境的需求，并且通过对制冷组件、制热组件在结构上的设置，可有效提高制冷、制热的效率和效果。
23.3）装置中对样品台在壳体内进行悬空设置，减少样品台与壳体之间的热传导，可有效保证样品测试过程中环境温度的稳定性，并能够有效提高制冷、制热的效率。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
25.图1为本实用新型原位光谱测试装置结构示意图。
26.图2为本实用新型原位光谱测试装置结构爆炸图。
27.图3为本实用新型原位光谱测试装置壳体内部结构示意图。
28.图4为本实用新型原位光谱测试装置结构俯视图。
29.图5为图4中a-a向截面示意图。
30.图6为图4中b-b向截面示意图。
31.图7为图4中c-c向截面示意图。
32.图8为本实用新型原位光谱测试装置的样品台上冷却管的布置结构示意图。
33.其中：11、壳体，111、换热通道，12、盖板，13、观察窗，14、样品台，141、气流通道，142、样品放置槽，143、凸块，15、进气口，16、出气口，17、出气管，18、支撑座，181、凹槽；
34.21、冷却管，22、隔热套，23、密封板，24、安装槽；
35.31、加热器，32、电连接插头；
36.40、温度传感器。
具体实施方式
37.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
38.在电化学原位光谱测试中，通常需要为样品测试提供一个密闭的空间，测试过程通常在真空环境或惰性气体环境下进行，因此在目前的电化学原位光谱测试仪中通常配置有进行抽气或进气的功能，但这种结构的测试仪在进行材料与特定气体之间的反应光谱测试时，受到测试仪内部空间、测试材料本身因素等方面的影响，难以保证测试材料能够与反应气体之间实现充分的接触，进而难以保证测试材料与气体之间的充分反应而影响到测试的实际效果。
39.正是基于这一问题，本实施例中的一种原位光谱测试装置，参照图1至图4，包括有壳体11和盖板12，盖板12设置在壳体11上，两者之间密封配合使壳体内部形成密闭的腔体，为样品测试提供密闭的测试空间。在实现壳体与盖板之间的密封上，可在壳体端面上设置密封槽，在密封槽内设置密封圈，实现壳体与盖板之间的密封配合。
40.为了方便对样品测试过程的原位光谱观测，通常在盖板12上设置观察窗13，观察窗与盖板之间通常采用可拆卸连接，在观察窗与盖板之间同样可设置密封圈，实现观察窗与盖板之间的密封配合。
41.在壳体11上设置有将壳体内部腔体与外界连通的进气口15和出气口16，分别用于腔体内的进气和出气。
42.在一实施例中，为实现测试样品与反应气体之间的充分接触，可采用在反应气体通入腔体的过程中实现与样品之间的充分接触。该实施例中采用在进气口与样品台的样品放置位置处之间设置进气通道，该样品放置位置处一般理解为样品台上放置样品的位置，通过该进气通道的设置，使通入腔体的气体经过进气通道在流经样品台的样品放置位置处后进入到腔体内。这样在向腔体内通入反应气体时，由于反应气体的通入气流会直接通过样品，使样品能够实现与反应气体之间的充分接触。
43.作为一种可具体实施的结构，采用在进气口15上连接进气管，并将进气管的出气口一端设置到靠近样品放置位置处，此时该进气管的通道实际上就形成了一个进气通道，经进气管的出气口一端进入到腔体内的气流会流经样品所在的位置并与该位置处的样品接触，然后进入到腔体内，这种结构形式能够实现反应气体在通入腔体内时与样品之间的充分接触。
44.作为一种优选的结构，可在样品台内设置气流通道141，该气流通道141通常可以是在样品台上设置的通孔结构，该气流通道141一端连通至样品台14的样品放置位置处，在进气口上设置进气管并将进气管一端与气流通道的另一端连通，此时进气管与气流通道共同形成进气通道。在通入反应气体时，反应气体依次经进气管、气流通道，然后进入到腔体内，此时气流通道位于样品放置位置处的一端作为通入气流的出口，经气流通道流入的反应气体要先流经样品后再进入腔体，此时即可实现反应气体在通入腔体内时与样品之间的充分接触。
45.在另一实施例中，为实现测试样品与反应气体之间的充分接触，可以采用在腔体内的反应气体流出腔体的过程中实现与样品之间的充分接触。在该实施例中采用在出气口
与样品台的样品放置位置处之间设置出气通道，使腔体内的气体在流经样品台的样品放置位置处后通过出气通道流出腔体。这样当腔体内的反应气体在流出腔体时，由于反应气体的流出气流会通过样品，使样品能够实现与反应气体之间的充分接触。
46.作为一种可具体实施的结构，可采用在出气口16上连接出气管17，并将出气管17的进气一端设置到靠近样品放置位置处，此时该出气管的通道实际上就形成了一个出气通道，经出气管的进气一端流出腔体内的气流会流经样品所在的位置并与该位置处的样品接触，然后流出腔体，这种结构形式同样能够实现反应气体在流出腔体时与样品之间的充分接触。
47.作为一种优选的结构，参照图6，可在样品台14内设置气流通道141，该气流通道141一端连通至样品台的样品放置位置处，在出气口16上设置出气管17并将出气管17一端与气流通道141的另一端连通，此时气流通道141与出气管17共同形成出气通道。腔体内的反应气体在流出腔体时，反应气体依次经气流通道141、出气管17，然后流出腔体，此时气流通道位于样品放置位置处的一端作为流出气流的入口，经气流通道流出的反应气体要先流经样品后进入到气流通道，然后流出腔体，此时即可实现反应气体在流出腔体时与样品之间的充分接触。
48.在一实施例中，参照图6，在样品台14的样品放置位置处设置样品放置槽142，测试时样品放置在样品放置槽142内，此时气流通道141与样品放置槽142之间形成连通。
49.在一实施例中，参照图5和图6，原位光谱测试装置包括有制冷组件、制热组件，分别为样品测试提供高温、低温测试环境，满足不同温度下样品测试的需求。
50.本实施例中，制冷组件包括设置在样品台内的冷却管21，冷却管21的两端分别伸出到壳体11外，通过在冷却管内循环通入冷却介质可实现对样品台的冷却，为样品提供低温测试环境。冷却管21可采用常规的直管、u形管、盘管等结构形式，通常采用u形管、盘管等类似结构时，通常可以理解为能够增加制冷组件的制冷效果和效率。
51.为进一步提高冷却介质的利用效率和制冷效果，在冷却管21伸出到壳体外的位置处，位于冷却管与壳体之间设置隔热套22，该隔热套22通常采用如陶瓷等导热性能较差的材料，以减小冷却管与壳体之间的热传导。隔热套22通常可套设在冷却管21上，然后将隔热套22与壳体11之间配合安装，实现将冷却管在壳体上的固定连接和安装。
52.当然为了保证这些连接位置处的密封性，以保证腔体的密封性能，可以在隔热套与壳体之间设置密封圈或采用其它的密封结构进行密封。参照图2和图7，也可以在对应冷却管与壳体的连接位置处，在位于壳体外侧设置密封板23，在密封板23与隔热套22之间设置密封圈，实现对冷却管位置处的密封，已达到更好的密封效果。
53.当冷却管采用u形管、盘管等不规格结构时，会给冷却管在样品台内的设置带来一定的困难，并且通常来说为了达到更好的热传导效果，通常需要冷却管与样品台之间能够形成良好的配合。基于上述目的，可以将样品台设置为由两块层叠设置的配合块组成的结构，在配合块上相配合的一端端面上分别加工出与冷却管配合的安装槽24，如图6和图8所示，以实现对冷却管在样品台内的设置。
54.本实施例中的制热组件可采用设置在样品台内的加热器31，如加热棒、加热丝等，以实现对样品台的加热，为样品提供高温测试环境。作为配合，通常可以在壳体11上设置电连接插头32，将加热器连接到电连接插头，通过电连接插头实现为加热器供电。
55.在测试过程中，基于测试的需求可以设置换热组件，对加热后的装置进行降温处理，或对冷却后的装置进行升温处理，使装置能够更快地达到常温；或通过换热组件对腔体内的温度进行调节。这里的换热组件可采用在壳体的侧壁内设置的换热通道111，通过在换热通道内通入循环水，实现对装置温度、壳体内部温度的调节。
56.在一实施例中，原位光谱测试装置包括测温组件，该测温组件为设置在样品台内的温度传感器40，实时检测样品台的温度，对样品测试温度进行检测，进而能够实现对样品测试温度的精确控制。
57.该装置中，样品台内由于同时设置了气流通道、冷却管、加热器和温度传感器，为了避免内部结构及相关辅助连接结构之间的干涉，将冷却管、加热器、气流通道分别设置于样品台相对的两侧，使装置结构的布局更加合理。
58.在一实施例中，在样品台14与壳体11之间设置支撑组件，该支撑组件用于对样品台进行支撑，使样品台在壳体内呈悬空设置。这种结构的一个明显的优势在于，能够减小样品台与壳体之间的热传导，进而保证样品测试过程中环境温度控制的稳定性，并且能够在很大程度上提高制冷、制热的效率。
59.在支撑组件的结构方面，支撑组件可采用两个相对设置的支撑座18，通过支撑座对样品台形成稳定的支撑。同时，为了便于对样品台位置的定位，在支撑组件与样品台之间可设置定位结构，对样品台相对支撑组件的位置进行定位和限位。该定位结构可采用在样品台与支撑座上分别设置对应的凸块143和凹槽181，通过凹槽与凸块之间的配合，实现对样品台的定位和限位，安装配合方便。
60.采用该装置进行测试时，结合图2所述的结构，通过进气口接入反应气体气源，向腔体内通入反应气体，反应气体逐渐充满腔体，当腔体内充满反应气体后，继续通入反应气体时，在腔体内会形成一定的微正压，此时反应气体经过样品所在的样品放置槽进入到气流通道，然后经出气管流出，实现反应气体与样品之间的充分接触并反应；当需要进行低温、高温环境测试时，通过在冷却管内通入液氮进行制冷，或为加热器供电进行制热，来调节装置的测试环境温度；此时借助于其它的测试设备，如显微镜、红外光谱仪、拉曼等，通过观察窗对样品进行观测，实现样品的原位光谱测试。
61.在本实用新型的描述中，需要说明的是，所采用的术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
62.此外，本实用新型的描述中若出现“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
63.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
64.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.原位光谱测试装置，其特征在于，包括壳体和盖板，所述盖板设置在壳体上，使壳体内部形成密闭的腔体，所述盖板上设置有观察窗；所述壳体内设置有样品台；所述壳体上设置有将壳体内部腔体与外界连通的进气口和出气口；在进气口与样品台的样品放置位置处之间设置进气通道，使通入腔体的气体经过进气通道在流经样品台的样品放置位置处后进入到腔体内；或在出气口与样品台的样品放置位置处之间设置出气通道，使腔体内的气体在流经样品台的样品放置位置处后通过出气通道流出腔体。2.根据权利要求1所述的原位光谱测试装置，其特征在于，所述样品台内设置有气流通道，所述气流通道一端连通至样品台的样品放置位置处；在进气口上设置进气管并将进气管一端与气流通道的另一端连通，形成所述进气通道；或在出气口上设置出气管并将出气管一端与气流通道的另一端连通，形成所述出气通道。3.根据权利要求2所述的原位光谱测试装置，其特征在于，所述样品台的样品放置位置处设置有样品放置槽，所述气流通道与样品放置槽之间连通。4.根据权利要求1所述的原位光谱测试装置，其特征在于，包括制冷组件，所述制冷组件包括设置在样品台内的冷却管，所述冷却管两端分别伸出到壳体外。5.根据权利要求4所述的原位光谱测试装置，其特征在于，所述冷却管与壳体之间设置有隔热套。6.根据权利要求1所述的原位光谱测试装置，其特征在于，包括制热组件，所述制热组件包括设置在样品台内的加热器。7.根据权利要求4或6所述的原位光谱测试装置，其特征在于，包括换热组件，所述换热组件包括设置在壳体内的换热通道。8.根据权利要求4或6所述的原位光谱测试装置，其特征在于，包括测温组件，所述测温组件包括设置在样品台内的温度传感器。9.根据权利要求4或6所述的原位光谱测试装置，其特征在于，所述样品台与壳体之间设置有支撑组件，用于使样品台在壳体内悬空设置。10.根据权利要求9所述的原位光谱测试装置，其特征在于，所述支撑组件与样品台之间设置有用于对样品台定位的定位结构。

技术总结
本实用新型属于电池材料测试技术领域，公开了一种原位光谱测试装置，包括壳体和盖板，盖板设置在壳体上，使壳体内部形成密闭的腔体，盖板上设置有观察窗；壳体内设置有样品台；壳体上设置有将壳体内部腔体与外界连通的进气口和出气口；在进气口与样品台的样品放置位置处之间设置进气通道，使通入腔体的气体经过进气通道在流经样品台的样品放置位置处后进入到腔体内；或在出气口与样品台的样品放置位置处之间设置出气通道，使腔体内的气体在流经样品台的样品放置位置处后通过出气通道流出腔体。该装置在测试时能够实现样品与反应气体之间充分接触并充分反应，提高了装置的测试性能以及样品性能测试的准确性及测试效率，进一步拓展了使用性能。步拓展了使用性能。步拓展了使用性能。


技术研发人员：袁成 李华锋 黄文军 孙平 李宝全 华剑锋 李立国 戴锋
受保护的技术使用者：四川赛科检测技术有限公司
技术研发日：2023.03.07
技术公布日：2023/8/5