专利名称：利用温度变化监测液氮流速的方法
技术领域：
本发明的方法适用于利用液氮制冷并要求对液氮的流速进行监控的场合下，特别是在分子束外延(MBE，Molecular Beam Epitaxy)设备中。
背景技术：
在利用液氮制冷的过程中，例如分子束外延(MBE)的应用中，要求对液氮的流速进行调节。因为流量过小可能会使腔壁冷却不均匀，使真空腔室中的杂质分子逃出屏壁，使真空室中的真空度下降，影响到材料的生长质量；如果流速过大就会造成液氮的浪费，因此如何对液氮的流速进行控制是一个非常重要的问题。
为了解决这个问题，目前最为常用的方法是将液氮的输出端接上透明的塑料管道，用来观察从系统冷屏排出来的是气体还是液体，如果是纯粹的气体，则说明液氮的流速过小，如果流出的液氮量过大，则说明液氮的流速过大。采用这种方法要求用户时时察看液氮的流速状况，成为MBE正常运行中最为耗人力的部分，更大的缺点是它将液氮气化出来的氮气直接排在室内，这对工作在这种环境下的工作人员来说非常有害。长期在这种缺氧的环境中工作，会导致胸闷，头痛，氮气的浓度过高的情况下，还可能窒息甚至有生命危险。
目前还有一种比较常用的方法是将氮气的出口排到室外，这样解决了工作环境缺氧的问题，但这种方法在判断液氮流速的时候不很准确，而且这种办法还是不能把人从这项无聊的监测工作中解放出来。

发明内容
本发明的目的在于提供一种利用温度变化监测液氮流速的方法，其是利用温度随液氮流速变化特点，利用设备出气口的温度变化间接判断液氮流速的方法，让系统把设备气化出来的氮气排到室外，保证了健康的工作环境；本发明还采用计算机监测温度，代替人来监测液氮的流速状态；另外，本发明还有远程监测客户端，使用户可以借助网络的力量从远程计算机上观察到设备中的液氮的速状态。总之，它们之间相互结合，形成了一个有机的系统，我们称之为LNFA(Liquid Nitrogen FlowrateAlarm，液氮流速报警)系统。
本发明一种利用温度变化监测液氮流速的方法，其特征在于，包括如下步骤a)在液氮设备的输出处放置一个温度传感器，温度传感器的输出端与仪表相连，而仪表与计算机的RS232接口相连；b)利用计算机时刻监测温度传感器处的温度的变化状况；c)在紧靠液氮设备的输出口处增加一个弯道，温度传感器就放在这个弯道的底部；d)在液氮设备的输出口放置一个温度传感器，利用计算机监测这里的温度从而间接确定液氮的流速，来断定液氮是否需要调整；当温度超过用户设定值时，向用户报警。
其中温度传感器采用可以在液氮温区正常工作的铂金电阻式传感器。
其中为了提高温度传感器对液氮流速的灵敏度，要将温度传感器的位置放在距离设备出口1米的范围内。
其中在紧靠设备出口处增加一个弯道，这个弯道既可以在效地阻止液氮的流出，又可以提高温度判断的准确性。


为进一步说明本发明的技术内容，以下结合实施例及附图，详细说明如后，其中图1是本发明利用温度变化监测液氮流速的方法的设备连接图；图2是液氮报警系统流程图；图3是系统运行的测试结果图。
具体实施例方式
请参阅图1所示，本发明利用温度变化监测液氮流速的方法的设备连接方式如图1所示为了防止液氮的气化气和液氮排在室内，在液氮消耗设备3的输出端5接一液氮输出管道，将这个管道的出口通到室外4，这样就可以把液化的氮气排出室外，防止室内空气中的氮气含量过高。
虽然直接把氮气输出口接到室外，从根本上解决了液氮气化气排在室内的老问题，但如何监测液氮的流速却成了一个问题。因为用户在一般情况下是看不到室外排气口4到底是气体状态还是气液混合的状态，而氮气的室外出口则太远，因而判断不准确。如何判断液氮消耗设备3中的液氮流速成了一个大的问题。我们的方法是在液氮消耗设备的出口处5增加一个温度传感器6，由于液氮输出口处5的温度会随着液氮流速的变化而变化。如果液氮的流速低，则液氮消耗设备的输出口处5的温度越高，因为设备3中的液氮已经充分气化，气体的温度有所升高，而相反如果液氮的流速高，则消耗设备出口处5的温度越低，而如果设备输出口处5有液态的氮流出，则温度将会更低。
本发明中，在设备的出口处5增加一个弯道9，并把温度传感器6放在这个弯道9的底部，从设备出口处5流出的液氮总是先在这里停留，这样既可以有效地阻止液氮的流出，又可以提高温度传感器6对液氮流速的敏感度。
在本发明中，使用计算机8来不断监测温度传感器6所测量得到的温度，并作出响应。具体实现方式如下温度传感器6所得到的信号是模拟信号，这个信号并不能直接被计算机8识别，仪表7则起到了温度传感器6和计算机8之间的桥梁作用，建立起了计算机8与温度传感器6之间的对话通道，仪表7不断将温度传感器6所得到的模拟信号转变成计算机可以处理的数字信号，当计算机需要查询的时候，仪表7把这些数据传输给计算机。
本发明的利用温度变化监测液氮流速的方法(参考图2)，开始运行后，用户可以设置温度的上限和下限，上限是指设备正常运行时出口处的温度的不能高于的温度，当设备出口处5的温度高于这个温度的时候，说明液氮的流速过低，需要将液氮的流速提高；下限是指设备正常运行时出口处的温度不能低于这个温度，当温度低于这个温度时，说明液氮的流速过高，需要将液氮的流速调低。软件运行后不断扫描温度传感器6的温度值，当采集到的温度超出所设定的温度范围时，软件启动报警程序，警告用户目前的液氮流速需要调整。只有当温度处于上限和下限之间时，说明设备正常运行，软件系统才不会报警。
本发明一种利用温度变化监测液氮流速的方法，包括如下步骤a)在液氮设备的输出处放置一个温度传感器，温度传感器的输出端与仪表相连，而仪表与计算机的RS232接口相连；b)利用计算机时刻监测温度传感器处的温度的变化状况；c)在紧靠液氮设备的输出口处增加一个弯道，温度传感器就放在这个弯道的底部；d)在液氮设备的输出口放置一个温度传感器，利用计算机监测这里的温度从而间接确定液氮的流速，来断定液氮是否需要调整；当温度超过用户设定值时，向用户报警。
其中温度传感器采用可以在液氮温区正常工作的铂金电阻式传感器。
其中为了提高温度传感器对液氮流速的灵敏度，要将温度传感器的位置放在距离设备出口1米的范围内。
其中在紧靠设备出口处增加一个弯道，这个弯道既可以在效地阻止液氮的流出，又可以提高温度判断的准确性。
为了更进一步地方便用户的使用，本系统还可以让用户在另外的远程计算机10上也可以看到目前主机8上的液氮流速状况，如果主机8已经启动了报警程序，则客户机10也相应地向用户报警，提醒用户。
另外，将温度随时间的变化曲线显示在电脑屏幕上，而且还可以把所得到的温度值和时间等信息保存在计算机中，如果有需要，用户可以对这些数据进行分析。
采用本方法所得到的测试结果如图3所示，当系统运行于正常状态下时，也就是说这时的冷屏已经冷却下来，不会再像初始通液氮的时候有大量的气喷出来，输入的液氮的流速相对稳定。
从测试结果可以看出，计算机采集到的温度值随入口液氮的流速变化反应灵敏，稍微调节一下入口的阀门都可以在计算机屏幕上体现出来。
权利要求
1.一种利用温度变化监测液氮流速的方法，其特征在于，包括如下步骤a)在液氮设备的输出处放置一个温度传感器，温度传感器的输出端与仪表相连，而仪表与计算机的RS232接口相连；b)利用计算机时刻监测温度传感器处的温度的变化状况；c)在紧靠液氮设备的输出口处增加一个弯道，温度传感器放在这个弯道的底部；d)在液氮设备的输出口放置一个温度传感器，利用计算机监测这里的温度从而间接确定液氮的流速，来断定液氮是否需要调整；当温度超过用户设定值时，向用户报警。
2.根据权利要求1所述的利用温度变化监测液氮流速的方法，其特征在于，其中温度传感器采用可以在液氮温区正常工作的铂金电阻式传感器。
3.根据权利要求1所述的利用温度变化监测液氮流速的方法，其特征在于，其中为了提高温度传感器对液氮流速的灵敏度，要将温度传感器的位置放在距离设备出口1米的范围内。
4.根据权利要求1所述的利用温度变化监测液氮流速的方法，其特征在于，其中在紧靠设备出口处增加一个弯道，这个弯道既可以在效地阻止液氮的流出，又可以提高温度判断的准确性。
全文摘要
一种利用温度变化监测液氮流速的方法，包括如下步骤a)在液氮设备的输出处放置一个温度传感器，温度传感器的输出端与仪表相连，而仪表与计算机的RS232接口相连；b)利用计算机时刻监测温度传感器处的温度的变化状况；c)在紧靠液氮设备的输出口处增加一个弯道，温度传感器放在这个弯道的底部；d)在液氮设备的输出口放置一个温度传感器，利用计算机监测这里的温度从而间接确定液氮的流速，来断定液氮是否需要调整；当温度超过用户设定值时，向用户报警。
文档编号G01F1/684GK1667369SQ20041003966
公开日2005年9月14日 申请日期2004年3月12日 优先权日2004年3月12日
发明者孙永伟 申请人:中国科学院半导体研究所