本申请涉及实验装置技术领域，尤其涉及一种近场热辐射实验装置及用于近场热辐射实验装置的调平方法。
背景技术：
当两热源之间的间距达到或小于物体黑体辐射的特征波长时，两个热源之间的辐射换热量将超出了黑体辐射极限几个数量级。目前电子元器件等设备的体积逐渐减小，尺度效应也越来越显著并且其中的传热问题也变得更加复杂了。近场辐射换热问题是传热问题中关键的问题之一。两平板的系统是现实生活中最常见的系统，研究不同两平板间的近场辐射换热热流对推动设备微型化具有重要意义。
针对平行平板系统近场辐射实验中大尺寸平板表面平行和实现纳米间距的技术难点，很多实验采用高精度六轴电机设备，但是六轴电机设备的费用价格昂贵，且调整两样品片平行的过程较为复杂。
技术实现要素：
本申请的目的是提供一种操作简单、能够保证两个样品之间的平行度在纳米级别的近场热辐射实验装置及调平方法。
为了实现上述至少之一的目的，本申请提供了一种近场热辐射实验装置，包括：壳体，所述壳体具有容纳腔；支架，所述支架设置在所述容纳腔内；真空装置，所述真空装置固定在所述壳体上，用于控制所述容纳腔内的真空度；移动平台，所述移动平台设置在所述支架上，并能够相对于所述支架移动，所述移动平台用于支撑第一样品；固定平台，所述固定平台设置在所述移动平台的上方，所述固定平台上设置有贯穿所述固定平台的阶梯孔，所述阶梯孔的阶梯面用于支撑第二样品；以及固定装置，所述固定装置设置在所述固定平台上，用于将所述第二样品与所述第一样品完全贴合后固定。
在其中的一些实施例中，所述固定装置包括：固化胶，所述固化胶设置在所述阶梯面上，所述固化胶的粘度为15000cps～50000cps；以及固化装置，所述固化装置设置在所述固定平台上，用于向所述固化胶施加固化条件。
在其中的一些实施例中，所述固化胶为光固化胶，所述固化装置为固化光源，所述固化光源用于向所述光固化胶照射光线。
在其中的一些实施例中，所述固定装置包括：夹持装置，所述夹持装置设置在所述固定平台上，用于夹持所述第二样品；以及第一控制器，所述第一控制器与所述夹持装置连接，用控制所述夹持装置夹持所述第二样品。
在其中的一些实施例中，激光发射装置，所述激光发射装置设置在所述固定平台上，用于向所述第二样品发射的激光；激光接收装置，所述激光接收装置设置在所述固定平台上，用于接收所述第二样品反射的激光，并发送电信号；以及第二控制器，所述第二控制器与所述激光接收装置及所述移动平台连接，用于根据所述电信号控制所述移动平台停止运动。
本申请第二方面的实施例提供了一种调平方法，用于近场热辐射实验装置，包括如下步骤：
将第一样品安装到移动平台上；
将第二样品安装到固定装置上阶梯孔的阶梯面上，且第二样品凸出阶梯孔；
控制移动平台向固定装置移动直至第一样品与第二样品完全贴合；
控制固定装置将第二样品固定在固定平台上；
控制移动平台移动，调整第一样品与第二样品之间的间距。
在其中的一些实施例中，在所述将第二样品安装到固定装置上阶梯孔的阶梯面上的步骤之前包括如下步骤：
在阶梯面上注入粘度为15000cps～50000cps的固化胶；
所述控制固定装置将第二样品固定在固定平台上的步骤具体包括如下步骤：
控制固化装置向固化胶施加固化条件。
在其中的一些实施例中，所述控制固定装置将第二样品固定在固定平台上的步骤具体包括如下步骤：
向第二样品与阶梯面之间注入固化胶；
控制固化装置向固化胶施加固化条件。
本申请的上述技术方案具有如下优点：当第一样品与第二样品完全贴合时，两个第一样品与第二样品处于平行状态，再通过固定装置将第二样品固定，从而保证了第一样品与第二样品之间的平行度，以便进行近场热辐射实验，由于上述调平是第一样品与第二样品接触实现的，因此能够保证第一样品与第二样品之间纳米级别的平行度，从而保证了后续的检测精度。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，另外，本申请附图仅为说明目的提供，图中各部件的比例与数量不一定与实际产品一致。其中：
图1至图3是本申请所述近场热辐射实验装置第一种实施例的局部结构示意图；
图4是本申请所述固定装置的结构框图；
图5至图7是本申请所述近场热辐射实验装置第二种实施例的局部结构示意图；
图8至图10是本申请所述近场热辐射实验装置第三种实施例的局部结构示意图；
图11是本申请所述控制部分的结构框图。
其中，图1至图11的附图标记与部件名称之间的对应关系为：
移动平台10，固定平台20，阶梯孔21，阶梯面22，固定装置30，固化胶31，固化装置32，加热装置321，固化光源322，弹簧33，注胶装置34，夹持装置35，第一控制器36，激光发射装置41，激光接收装置42，第二控制器43，第一样品50，第二样品60。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
下述讨论提供了本申请的多个实施例。虽然每个实施例代表了申请的单一组合，但是本申请不同实施例可以替换，或者合并组合，因此本申请也可认为包含所记载的相同和/或不同实施例的所有可能组合。因而，如果一个实施例包含a、b、c，另一个实施例包含b和d的组合，那么本申请也应视为包括含有a、b、c、d的一个或多个所有其他可能的组合的实施例，尽管该实施例可能并未在以下内容中有明确的文字记载。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
近场辐射换热实验装置主要用于测量微纳米级别间隙下第一样品与第二样品之间的辐射换热热流。因此在设计近场辐射换热实验装置时，该装置的主要难点在于保持两样品片的间隙以及平行度。
如图1至图10所示，本申请提供的近场热辐射实验装置包括：壳体(图中未示出)、支架(图中未示出)、真空装置(图中未示出)、移动平台10、固定平台20、加热器(图中未示出)、tec制冷器(图中未示出)、热流计(图中未示出)以及固定装置30。
壳体具有容纳腔。
支架设置在容纳腔内。
真空装置固定在壳体上，用于控制容纳腔内的真空度。
移动平台10设置在支架上，并能够相对于支架移动，移动平台10用于支撑第一样品50。
固定平台20设置在移动平台10的上方，固定平台20上设置有贯穿固定平台20的阶梯孔21，阶梯孔21的阶梯面22用于支撑第二样品60。
固定装置30设置在固定平台20上，用于将第二样品60与第一样品50完全贴合后固定。
加热器用于控制第二样品的温度，在本申请的一个具体实施例中，加热器设置在第二样品上。
tec制冷器(thermoelectriccoole、半导体制冷器)用于控制第一样品的温度，在本申请的一个具体实施例中，tec制冷器设置在第一样品上。
热流计用于测量第一样品及第二样品之间的辐射换热热流，在本申请的一个具体实施例中，热流计设置在第一样品上。
本申请提供的近场热辐射实验装置，通过移动平台10向固定装置30移动直至第一样品50与第二样品60完全贴合，当第一样品50与第二样品60完全贴合时，两个第一样品50与第二样品60处于平行状态，再通过固定装置30将第二样品60固定，从而保证了第一样品50与第二样品60之间的平行度，以便进行近场热辐射实验，由于上述调平是第一样品50与第二样品60接触实现的，因此能够保证第一样品50与第二样品60之间纳米级别的平行度，从而保证了后续的检测精度。
如图4所示，在本申请的一个实施例中，激光发射装置41、激光接收装置42以及第二控制器43。
激光发射装置41设置在固定平台20上，用于向第二样品60发射的激光。
激光接收装置42设置在固定平台20上，用于接收第二样品60反射的激光，并发送电信号。
第二控制器43与激光接收装置42及移动平台10连接，用于根据电信号控制移动平台10停止运动。
当第一样品50与第二样品60完全贴合时，第一样品50会将第二样品60顶起，激光接收装置42接收第二样品60反射的激光会产生波动，此时激光接收装置42发出电信号，第二控制器43接收电信号并根据电信号控制移动平台10停止运动，以实现第一样品50与第二样品60调平，激光接收装置42及激光发射装置41的检测精度高，从而能够及时控制移动平台10的运动。
下面结合附图具体阐述固定装置30的几个实施例：
实施例一
如图1至图3所示，在本申请的一个实施例中，固定装置30包括：固化胶31以及固化装置32。
固化胶31设置在阶梯面22上，固化胶31的粘度为15000cps～50000cps。
固化装置32设置在固定平台20上，用于向固化胶31施加固化条件。
固化胶31设置在第二样品60与阶梯面22之间，当第一样品50与第二样品60完全贴合时，第二样品60与阶梯面22之间间隙的距离会发生变化，由于固化胶31的流动性，固化胶31会填充该部分变化的间隙距离，然后通过固化装置32向固化胶31施加固化条件，以使固化胶31固化，以保证第一样品50与第二样品60之间的平行度。固化胶31的粘稠度在15000cps～50000cps内，在保证固化胶31具有流动性的情况下，能够保证未固化的固化胶31对第二样品60的有效支撑，从而保证了固化胶31固化后的第一样品50与第二样品60之间的平行度。
在本申请的一个实施例中，固化胶按质量百分含量包括以下组分包括：胶体85％～90％，纳米颗粒10％～15％。
胶体为固化胶提供了流动性及部分粘性，纳米颗粒为固化胶提供了部分粘性，采用上述比例支撑的固化胶在保证固化胶具有流动性的情况下，能够保证未固化的固化胶对第二样品的有效支撑，从而保证了固化胶固化后的第一样品与第二样品之间的平行度。
如图1至图3所示，在本申请的一个实施例中，固化胶31为光固化胶，固化装置32为固化光源322，固化光源322用于向光固化胶照射光线。
液态光固化胶在紫外线的照射下固化，对第二样品60的有效支撑，从而保证了固化胶31固化后的第一样品50与第二样品60之间的平行度。
实施例二
如图5至图7所示，实施例二的方案与实施例一的方案大体相同，其区别在于：固定装置30包括：弹簧33、注胶装置34以及固化装置32。
弹簧33设置在阶梯面22上，用于支撑第二样品60。
注胶装置34设置在固定平台20上，用于向第二样品60与阶梯面22之间注入固化胶31。
固化装置32设置在固定平台20上，用于向固化胶31施加固化条件。
弹簧33对第二样品60起到了支撑，当第一样品50与第二样品60完全贴合时，第二样品60与阶梯面22之间间隙的距离会发生变化，弹簧33在弹力的作用下继续对第二样品60进行支撑，注胶装置34向第二样品60与阶梯面22之间注入固化胶31，由于固化胶31的流动性，固化胶31会填充第二样品60与阶梯面22之间，然后通过固化装置32向固化胶31施加固化条件，以使固化胶31固化，以保证第一样品50与第二样品60之间的平行度。弹簧33的设置保证了第二样品60与阶梯面22之间具有较大间隙，方便注胶装置34注入固化胶31。另外，固定装置30也可不包括弹簧33。
如图5至图7所示，在本申请的一个实施例中，固化胶31为热固化胶，固化装置32为加热装置321，加热装置321用于对热固化胶加热。
液态热固化胶被加热后，热固化胶分子聚合和交联成体型网状结构，形成不溶、不熔的固态胶接层对第二样品60的有效支撑，从而保证了固化胶31固化后的第一样品50与第二样品60之间的平行度。
实施例三
如图8至图11所示，在本申请的一个实施例中，固定装置30包括：夹持装置35以及第一控制器36。
夹持装置35设置在固定平台20上，用于夹持第二样品60。
第一控制器36与夹持装置35连接，用控制夹持装置35夹持第二样品60。
当第一样品50与第二样品60完全贴合时，两个第一样品50与第二样品60处于平行状态，第一控制装置控制夹持装置35夹持第二样品60，以保证第一样品50与第二样品60之间的平行度。
本申请第二方面的实施例提供的调平方法，用于近场热辐射实验装置，包括如下步骤：
步骤s10，将第一样品安装到移动平台上。
步骤s30，将第二样品安装到固定装置上阶梯孔的阶梯面上，且第二样品凸出阶梯孔。
步骤s40，控制移动平台向固定装置移动直至第一样品与第二样品完全贴合。
步骤s50，控制固定装置将第二样品固定在固定平台上。
步骤s60，调整容纳腔内的真空度。容纳腔的真空度在10-5pa以下。
步骤s70，控制移动平台移动，调整第一样品与第二样品之间的间距。
本申请的调平方法，通过移动平台向固定装置移动直至第一样品与第二样品完全贴合，当第一样品与第二样品完全贴合时，两个第一样品与第二样品处于平行状态，再通过固定装置将第二样品固定，从而保证了第一样品与第二样品之间的平行度，以便进行近场热辐射实验，由于上述调平是第一样品与第二样品接触实现的，因此能够保证第一样品与第二样品之间纳米级别的平行度，从而保证了后续的检测精度。
在本申请的一个实施例中，在步骤s30之前包括如下步骤：
步骤s31，在阶梯面上注入粘度为15000cps～50000cps的固化胶。
步骤s50具体包括如下步骤：
步骤s51，控制固化装置向固化胶施加固化条件。
在本申请的一具体实施例中，固化胶为光固化胶，固化装置为固化光源，固化光源用于向光固化胶照射光线。在本申请的另一具体实施例中，固化胶为热固化胶，固化装置为加热装置，加热装置用于对热固化胶加热。
固化胶设置在第二样品与阶梯面之间，当第一样品与第二样品完全贴合时，第二样品与阶梯面之间间隙的距离会发生变化，由于固化胶的流动性，固化胶会填充该部分变化的间隙距离，然后通过固化装置向固化胶施加固化条件，以使固化胶固化，以保证第一样品与第二样品之间的平行度。固化胶的粘稠度在15000cps～50000cps内，在保证固化胶具有流动性的情况下，能够保证未固化的固化胶对第二样品的有效支撑，从而保证了固化胶固化后的第一样品与第二样品之间的平行度。
在本申请的一个实施例中，步骤s50具体包括如下步骤：
步骤s51，向第二样品与阶梯面之间注入固化胶。
步骤s52，控制固化装置向固化胶施加固化条件。
当第一样品与第二样品完全贴合时，第二样品与阶梯面之间间隙的距离会发生变化，注胶装置向第二样品与阶梯面之间注入固化胶，由于固化胶的流动性，固化胶会填充第二样品与阶梯面之间，然后通过固化装置向固化胶施加固化条件，以使固化胶固化，以保证第一样品与第二样品之间的平行度。
在本申请的一具体实施例中，固化胶为光固化胶，固化装置为固化光源，固化光源用于向光固化胶照射光线。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。在本申请中，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
1.一种近场热辐射实验装置，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体具有容纳腔；
支架，所述支架设置在所述容纳腔内；
真空装置，所述真空装置固定在所述壳体上，用于控制所述容纳腔内的真空度；
移动平台，所述移动平台设置在所述支架上，并能够相对于所述支架移动，所述移动平台用于支撑第一样品；
固定平台，所述固定平台设置在所述移动平台的上方，所述固定平台上设置有贯穿所述固定平台的阶梯孔，所述阶梯孔的阶梯面用于支撑第二样品；以及
固定装置，所述固定装置设置在所述固定平台上，用于将所述第二样品与所述第一样品完全贴合后固定。
2.根据权利要求1所述的近场热辐射实验装置，其特征在于，
所述固定装置包括：固化胶，所述固化胶设置在所述阶梯面上，所述固化胶的粘度为15000cps～50000cps；以及
固化装置，所述固化装置设置在所述固定平台上，用于向所述固化胶施加固化条件。
3.根据权利要求2所述的近场热辐射实验装置，其特征在于，所述固化胶为光固化胶，所述固化装置为固化光源，所述固化光源用于向所述光固化胶照射光线。
4.根据权利要求1所述的近场热辐射实验装置，其特征在于，
所述固定装置包括：夹持装置，所述夹持装置设置在所述固定平台上，用于夹持所述第二样品；以及
第一控制器，所述第一控制器与所述夹持装置连接，用控制所述夹持装置夹持所述第二样品。
5.根据权利要求1所述的近场热辐射实验装置，其特征在于，
激光发射装置，所述激光发射装置设置在所述固定平台上，用于向所述第二样品发射的激光；
激光接收装置，所述激光接收装置设置在所述固定平台上，用于接收所述第二样品反射的激光，并发送电信号；以及
第二控制器，所述第二控制器与所述激光接收装置及所述移动平台连接，用于根据所述电信号控制所述移动平台停止运动。
6.一种调平方法，用于近场热辐射实验装置，其特征在于，包括如下步骤：
将第一样品安装到移动平台上；
将第二样品安装到固定装置上阶梯孔的阶梯面上，且第二样品凸出阶梯孔；
控制移动平台向固定装置移动直至第一样品与第二样品完全贴合；
控制固定装置将第二样品固定在固定平台上；
控制移动平台移动，调整第一样品与第二样品之间的间距。
7.根据权利要求6所述的调平方法，其特征在于，
在所述将第二样品安装到固定装置上阶梯孔的阶梯面上的步骤之前包括如下步骤：
在阶梯面上注入粘度为15000cps～50000cps的固化胶；
所述控制固定装置将第二样品固定在固定平台上的步骤具体包括如下步骤：
控制固化装置向固化胶施加固化条件。
8.根据权利要求6所述的调平方法，其特征在于，
所述控制固定装置将第二样品固定在固定平台上的步骤具体包括如下步骤：
向第二样品与阶梯面之间注入固化胶；
控制固化装置向固化胶施加固化条件。
技术总结