TWI878172B - 用於臨場分析的氫氣加熱系統及其操作方法 - Google Patents

Abstract

一種用於臨場分析的氫氣加熱系統及其操作方法，該氫氣加熱系統包括一支架單元、一內腔單元、一加熱單元及一外腔單元。該支架單元包含一底座，該內腔單元包含一上內腔體、一下內腔體、一內腔罩及一支承座，該加熱單元包含多個第一光聚焦模組及多個第二光聚焦模組，該外腔單元包含一上蓋及一包覆體。

Description

用於臨場分析的氫氣加熱系統及其操作方法

本發明係關於一種氫氣加熱系統及其操作方法，特別是一種用於臨場分析的氫氣加熱系統及其操作方法。

達到碳中和是許多先進國家的既定目標，要達到這個目標必須有效減少工業生產所導致的碳排放，高碳排的鋼鐵工業因此面臨很大的減碳壓力。鋼鐵生產所導致的碳排主要來自高爐煉鐵製程，因為高爐煉鐵係以焦炭作為鐵礦還原的媒介，反應後會轉變成二氧化碳而排出。要減少鋼鐵生產所產生的碳排，最直接的方式即是減少焦炭的使用。

減少焦炭使用的方法包括添加預還原的熱壓鐵塊或通入氫氣進入高爐。添加熱壓鐵塊作為一部分的鐵礦原料可以減少焦炭的使用，因為熱壓鐵塊已經有相當高的還原程度，不需要焦炭來進行還原。通入氫氣則是可以取代部分焦炭並作為鐵礦還原的媒介。這兩種方式已經是眾多鋼鐵廠的共識以及共同採用的方法。

雖然上述兩種方式都能有效減碳，但會同時改變高爐煉鐵製程反應的進行，必須重新設計或調整高爐運轉參數，才能在達到減少碳排的同時也能維持良好的高爐運轉效率。參數調整的依歸，則是對於鐵礦還原機制的瞭解與控制，首要工作是即時瞭解高溫還原反應的進行並找到影響反應進行的重要參數。

臨場高溫實驗可以即時偵測高溫還原反應的進行，是探討鐵礦還原機制的重要利器。氫氣還原鐵礦的臨場高溫實驗，是需要達到攝氏1600度高溫、有特殊的空間設計來執行臨場分析、並且能夠安全的控制氫氣流入與流出。然而，這幾個條件獨立存在時，就是艱難的技術，合起來時，更有相當大的技術限制。另外，氫氣有相當高的熱傳導係數會將熱能傳導到加熱元件或腔體上並造成熱融損，一般的高溫爐並沒有針對這個特性來進行特別設計以避免損壞。同時也沒有特別地控制氫氣排放來達到安全的操作條件，氫氣是高危險氣體，當氫氣濃度高於 4%時容易發生爆炸。

因此，為克服現有技術中的缺點和不足，本發明有必要提供改良的一種用於臨場分析的氫氣加熱系統及其操作方法，以解決上述習用技術所存在的問題。

本發明之主要目的在於提供一種用於臨場分析的氫氣加熱系統及其操作方法，利用內腔單元及外腔單元的雙層腔體設計，可以通入氫氣進行高溫加熱並同時執行臨場分析，能夠克服氫氣相關臨場高溫實驗的限制。

為達上述之目的，本發明提供一種用於臨場分析的氫氣加熱系統，該氫氣加熱系統包括一支架單元、一內腔單元、一加熱單元及一外腔單元；該支架單元包含一底座；該內腔單元包含一上內腔體、一下內腔體、一內腔罩及一支承座，該下內腔體設置在該支架單元的該底座上，該上內腔體位於該下內腔體的上方，該內腔罩組合在該上內腔體及該下內腔體之間，該支承座設置在該下內腔體，而且該支承座配置為供一待測物放置，該上內腔體、該下內腔體及該內腔罩之間形成一內腔空間，該內腔空間配置為填充一加熱氣體；該加熱單元包含多個第一光聚焦模組及多個第二光聚焦模組，該等第一光聚焦模組設置在該上內腔體中，該等第二光聚焦模組設置在該下內腔體中，而且該等第一光聚焦模組及該等第二光聚焦模組配置為將光朝著該內腔單元的該支承座的一方向聚焦；該外腔單元包含一上蓋及一包覆體，該上蓋位於該內腔單元上方，該包覆體組合在該上蓋下，而且該包覆體配置為包覆在該內腔單元外，該包覆體具有一上腔壁、一下腔壁及一外腔罩，該外腔罩連接在該上腔壁及該下腔壁之間，該上蓋、該包覆體及該底座之間形成一外腔空間，該外腔空間配置為填充一惰性氣體；其中當該內腔空間充滿該加熱氣體以及該外腔空間充滿該惰性氣體時，利用該加熱單元的該等第一光聚焦模組及該等第二光聚焦模組對該支承座上的該待測物進行光聚焦，使該待測物被加熱至一設定溫度，接著將一測試光源依序穿過該外腔罩、該內腔罩及該待測物，再依序穿出該內腔罩及該外腔罩，以分析該待測物對應該測試光源的多個參數。

在本發明之一實施例中，該支架單元另包含一固定架及一內腔驅動件，該固定架設置在該底座上，該內腔驅動件設置在該固定架上，該上內腔體被該內腔驅動件帶動而在靠近該下內腔體的一內腔組合位置以及遠離該下內腔體的一內腔分離位置之間移動。

在本發明之一實施例中，該支架單元另包含一外腔驅動件，該外腔驅動件設置在該固定架上，該外腔單元被該外腔驅動件帶動而在靠近該底座的一外腔組合位置以及遠離該底座的一外腔分離位置之間移動。

在本發明之一實施例中，該氫氣加熱系統另包括一氫氣偵測器，該氫氣偵測器設置在該固定架上，而且該氫氣偵測器位於該內腔單元及該外腔單元上方。

在本發明之一實施例中，該內腔單元的該內腔罩的一吸收率低於20%或一穿透率高於20%，該包覆體的該外腔罩的一吸收率低於20%或一穿透率高於20%。

在本發明之一實施例中，該內腔罩及該外腔罩的材料為氮化硼或聚醯亞胺膜。

在本發明之一實施例中，該內腔單元另包含多個上腔體通道及多個下腔體通道，該等上腔體通道形成在該上內腔體中，該等下腔體通道形成在該下內腔體中，每一第一光聚焦模組具有一第一光源及一第一透鏡，該第一光源設置在對應的上腔體通道中，而且該第一透鏡設置在對應的上腔體通道的末端，每一第二光聚焦模組具有一第二光源及一第二透鏡，該第二光源設置在對應的下腔體通道中，而且該第二透鏡設置在對應的下腔體通道的末端。

在本發明之一實施例中，該支承座具有一桿體、一管道及一承載體，該桿體設置在該下內腔體上，該管道貫通該桿體，該承載體設置在該桿體末端，該管道配置為供氣體流通至該承載體。

在本發明之一實施例中，該上內腔體的內部形成一上內腔表面，該下內腔體的內部形成一下內腔表面，該上內腔表面及該下內腔表面為分別為一鏡面。

在本發明之一實施例中，該外腔罩的一高度等於或大於該內腔罩的一高度。

在本發明之一實施例中，該氫氣加熱系統另包括一冷卻通道，該冷卻通道埋設在該上內腔體及該下內腔體內，該冷卻通道配置為導入冷卻水，以調節該上內腔體及該下內腔體的溫度。

在本發明之一實施例中，該氫氣加熱系統另包括一冷卻外管，該冷卻外管繞設在該上內腔體及該下內腔體外，該冷卻外管配置為導入冷卻水，以調節該上內腔體及該下內腔體的溫度。

為達上述之目的，本發明提供一種用於臨場分析的氫氣加熱系統的操作方法，該操作方法包括一放置步驟、一內腔封閉步驟、一外腔封閉步驟、一氣體填充步驟、一加熱步驟及一分析步驟；在該放置步驟中，透過一操作人員將該待測物放置在該內腔單元的該支承座上；在該內腔封閉步驟中，透過該操作人員將該上內腔體、該內腔罩及該下內腔體依序組合在一起，以封閉該內腔空間；在該外腔封閉步驟中，透過該操作人員將該外腔單元的該包覆體包覆在該內腔單元外，以封閉該外腔空間；在該氣體填充步驟中，透過該操作人員將該內腔空間充滿該加熱氣體以及將該外腔空間充滿該惰性氣體；在該加熱步驟中，利用該加熱單元的該等第一光聚焦模組及該等第二光聚焦模組對該支承座上的該待測物進行光聚焦，使該待測物被加熱至一設定溫度；在該分析步驟中，利用一光發射器將一測試光源依序穿過該外腔罩、該內腔罩及該待測物，再依序穿出該內腔罩及該外腔罩，以分析該待測物對應該測試光源的多個參數。

如上所述，本發明用於臨場分析的氫氣加熱系統透過該內腔單元及該外腔單元的雙層腔體設計，可以通入氫氣進行高溫加熱並同時執行臨場分析，能夠克服氫氣相關臨場高溫實驗的限制。該內腔單元如發生氫氣洩漏即能夠透過位於外層的外腔單元排出，進而避免氫氣洩漏而造成危害。同時，該加熱單元以聚焦加熱的方式能夠解決氫氣熱傳導造成元件熔損。另外，該內腔罩及該外腔罩能夠分別對該內腔單元及該外腔單元形成密封以及供該測試光源穿透，使得該內腔單元在加熱過程中達到氣密的效果但不致減損過多的光通量，因而可以順利進行臨場高溫實驗分析。

為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。再者，本發明所提到的方向用語，例如上、下、頂、底、前、後、左、右、內、外、側面、周圍、中央、水平、橫向、垂直、縱向、軸向、徑向、最上層或最下層等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。

請參照圖1及圖2所示，為本發明實施例的一種用於臨場分析的氫氣加熱系統，其中該氫氣加熱系統包括一支架單元2、一內腔單元3、一加熱單元4及一外腔單元5。本發明將於下文詳細說明各元件的細部構造、組裝關係及其運作原理。

續參照圖1及圖2所示，該支架單元2包含一底座21、一固定架22、一內腔驅動件23及一外腔驅動件24，該固定架22設置在該底座21上，該內腔驅動件23設置在該固定架22上，該外腔驅動件24設置在該固定架22上，其中該內腔驅動件23與該外腔驅動件24彼此相間隔設置。

續參照圖1及圖2所示，該內腔單元3包含一上內腔體31、一下內腔體32、一內腔罩33及一支承座34，該下內腔體32設置在該支架單元2的該底座21上，該上內腔體31位於該下內腔體32的上方，該內腔罩33組合在該上內腔體31及該下內腔體32之間，該支承座34設置在該下內腔體32。具體來說，該支承座34配置為供一待測物101放置，該上內腔體31、該下內腔體32及該內腔罩33之間形成一內腔空間A，該內腔空間A配置為填充一加熱氣體，例如氫氣或氫混合氣體。

在本實施例中，該支承座34具有一桿體341、一管道342及一承載體343，該桿體341設置在該下內腔體32上，該管道342貫通該桿體341，該承載體343設置在該桿體341末端，而且該承載體343呈漏斗狀設置，以供該待測物101放置其中（如圖4所示），該管道342配置為供該加熱氣體流通至該承載體343。在其他實施例中，該承載體343也可以呈U字型設置，用於包覆蓋該待測物101（如圖5所示）。

要說明的是，該上內腔體31被該支架單元2的內腔驅動件23帶動而在靠近該下內腔體32的一內腔組合位置以及遠離該下內腔體32的一內腔分離位置之間移動。另外，裝載該待測物101的該支承座34也是以低吸收係數材料（氮化硼）製作。該承載體343可為開放式（見圖4）或密閉式（見圖5），密閉式的承載體343可完全包覆該待測物101，並且該承載體343以及該待測物101能夠同時讓一測試光源L穿透。

請參照圖2及圖3所示，該加熱單元4包含多個第一光聚焦模組41及多個第二光聚焦模組42，其中該等第一光聚焦模組41設置在該上內腔體31中，該等第二光聚焦模組42設置在該下內腔體32中。在本實施例中，該等第一光聚焦模組41及該等第二光聚焦模組42配置為將光朝著該內腔單元3的該支承座34的一方向聚焦。

續參照圖2及圖3所示，具體來說，該內腔單元3另包含多個上腔體通道35、多個下腔體通道36及多個下腔體氣道37，該等上腔體通道35形成在該上內腔體31中，該等下腔體通道36及該等下腔體氣道37形成在該下內腔體32中，該等下腔體氣道37配置為引入該加熱氣體。在本實施例中，每一第一光聚焦模組41具有一第一光源411及一第一透鏡412，該第一光源411設置在對應的上腔體通道35中，而且該第一透鏡412設置在對應的上腔體通道35的末端，每一第二光聚焦模組42具有一第二光源421及一第二透鏡422，該第二光源421設置在對應的下腔體通道36中，而且該第二透鏡422設置在對應的下腔體通道36的末端。

進一步來說，該等第一光源411及該等第二光源421為紅外線光源，以紅外線輻射光源進行加熱，並利用該等第一透鏡412及該等第二透鏡422針對紅外線輻射光源進行聚焦，讓多組光源共同聚焦在同一焦點上，例如該待測物101，可以達到最佳的加熱效率並且快速將該待測物101進行加熱，以得到最佳的加熱條件。具體來說，可以每秒32度的升溫速率將該待測物101加熱到攝氏1600度。該等第一光源411及該等第二光源421的燈泡玻璃與該等第一透鏡412及該等第二透鏡422的阻隔，可以有效避免氫氣熱傳導而導致該加熱單元4的加熱元件產生毀壞。

請參照圖1及圖2所示，該外腔單元5包含一上蓋51及一包覆體52，該上蓋51位於該內腔單元3上方，該包覆體52組合在該上蓋51下，而且該包覆體52配置為包覆在該內腔單元3外。具體來說，該包覆體52具有一上腔壁521、一下腔壁522及一外腔罩523，該外腔罩523連接在該上腔壁521及該下腔壁522之間，而且該上蓋51、該包覆體52及該底座21之間形成一外腔空間B，該外腔空間B配置為填充一惰性氣體，例如氮氣。在本實施例中，該外腔單元5被該外腔驅動件24帶動而在靠近該底座21的一外腔組合位置以及遠離該底座21的一外腔分離位置之間移動。

具體來說，該內腔單元3的該內腔罩33的一吸收率低於20%或一穿透率高於20%，該包覆體52的該外腔罩523的一吸收率低於20%或一穿透率高於20%。在本實施例中，該內腔罩33及該外腔罩523的材料為氮化硼或聚醯亞胺膜，而且該外腔罩523的一高度等於或大於該內腔罩33的一高度。另外，如圖3所示，該上內腔體31的內部形成一上內腔表面311，該下內腔體32的內部形成一下內腔表面321，該上內腔表面311及該下內腔表面321為分別為一鏡面。

該氫氣加熱系統另包括一氫氣偵測器6，該氫氣偵測器6設置在該支架單元2的固定架22上，而且該氫氣偵測器6位於該內腔單元3及該外腔單元5上方。

請參照圖6所示，該氫氣加熱系統另包括一冷卻通道7，該冷卻通道7埋設在該上內腔體31及該下內腔體32內，其中該冷卻通道7配置為導入冷卻水，以調節該上內腔體31及該下內腔體32的溫度。在本實施例中，可利用金屬三維積層技術在製造該上內腔體31及該下內腔體32的過程中設置該冷卻通道7，該冷卻通道7連接至水冷裝置，用於對該上內腔體31及該下內腔體32的內部進行熱傳導，以降低該上內腔體31及該下內腔體32的溫度。

請參照圖7所示，該氫氣加熱系統另包括一冷卻外管8，該冷卻外管8繞設在該上內腔體31及該下內腔體32外，其中該冷卻外管8配置為導入冷卻水，以調節該上內腔體31及該下內腔體32的溫度。在本實施例中，該冷卻外管8為連接至水冷裝置的水冷銅管，用於對該上內腔體31及該下內腔體32的表面進行熱傳導，以降低該上內腔體31及該下內腔體32的溫度。

依據上述的結構，當該內腔空間A充滿該加熱氣體以及該外腔空間B充滿該惰性氣體時，利用該加熱單元4的該等第一光聚焦模組41及該等第二光聚焦模組42對該支承座34上的該待測物101進行光聚焦，使該待測物101被加熱至一設定溫度，例如攝氏1600度，接著將該測試光源L依序穿過該外腔罩523、該內腔罩33及該待測物101，再依序穿出該內腔罩33及該外腔罩523，接著由一儀器103接收該測試光源L，以分析該待測物101對應該測試光源L的多個參數。在本實施例中，該測試光源L的波長介於10 ^-14m至10 ^-6m之間，該測試光源L可為X光、雷射光、中子源或其它光源，其中使用不同測試光源，即採用相對應的低吸收係數材料。另外，該儀器103可以配合該測試光源L進行調整，以進行各式臨場高溫實驗，例如，該儀器103能夠執行包括臨場高溫X光繞射、X光吸收或X光影像觀察等。

再者，利用該內腔單元3及該外腔單元5的雙層腔體設計，在該內腔單元3通入與該外腔單元5相同流量與壓力下，係藉由該外腔單元5來捕捉從該外腔單元5洩漏出來的氫氣，並且將洩漏的氫氣排出，進而能夠有效避免氫氣洩漏造成的危害。

要說明的是，該內腔罩33組合在該上內腔體31及該下內腔體32之間而形成該內腔空間A的簍空設計，該內腔空間A可讓該測試光源L順利進入腔體中與該待測物101反應並離開腔體，該內腔罩33以低吸收係數材料密封在該上內腔體31及該下內腔體32之間。在本實施例中，低吸收係數材料泛指該測試光源L對其穿透率高於20%的材料，若以X光為該測試光源L，低吸收係數材料可為氮化硼、石墨或聚醯亞胺膜（Polyimide Film）等。若以雷射光為該測試光源L，低吸收係數材料可為光學玻璃等材料。

如上所述，本發明氫氣加熱系統透過該內腔單元3及該外腔單元5的雙層腔體設計，可以通入氫氣進行高溫加熱並同時執行臨場分析，能夠克服氫氣相關臨場高溫實驗的限制。該內腔單元3洩漏的氫氣能夠透過位於外層的外腔單元5排出，進而避免氫氣洩漏而造成危害。同時，該加熱單元4以聚焦加熱的方式能夠解決氫氣熱傳導造成元件熔損。另外，該內腔罩33及該外腔罩523能夠分別對該內腔單元3及該外腔單元5形成密封以及供該測試光源L穿透，使得該內腔單元3在加熱過程中達到氣密的效果但不致減損過多的光通量，因而可以順利進行臨場高溫實驗分析。

請參照圖8所示，根據本發明實施例提供一種用於臨場分析的氫氣加熱系統的操作方法，係藉由上述氫氣加熱系統來進行操作，該操作方法包括一放置步驟S201、一內腔封閉步驟S202、一外腔封閉步驟S203、一氣體填充步驟S204、一加熱步驟S205及一分析步驟S206。

請參照圖8並配合圖1及圖2所示，在該放置步驟S201中，透過一操作人員將一待測物101放置在該氫氣加熱系統的一內腔單元3的一支承座34上，其中該支承座34具有一桿體341、一管道342及一承載體343，該桿體341設置在該下內腔體32上，該管道342貫通該桿體341，該承載體343設置在該桿體341末端，而且該承載體343呈漏斗狀設置，以供該待測物101放置其中（如圖4所示），該管道342配置為供一加熱氣體流通至該承載體343。在其他實施例中，該承載體343也可以呈U字型設置，用於包覆蓋該待測物101（如圖5所示）。另外，裝載該待測物101的該支承座34也是以低吸收係數材料（氮化硼）製作。該承載體343可為開放式（見圖4）或密閉式（見圖5），密閉式的承載體343可完全包覆該待測物101，並同時讓一測試光源L穿透。

續參照圖8並配合圖1及圖2所示，在該內腔封閉步驟S202中，透過該操作人員操作該氫氣加熱系統的一支架單元2的一內腔驅動件23，其中該內腔驅動件23能夠驅動該上內腔體31而在靠近該下內腔體32的一內腔組合位置以及遠離該下內腔體32的一內腔分離位置之間移動，進而將該上內腔體31、該內腔罩33及該下內腔體32依序組合在一起，以封閉該下內腔體32及該內腔罩33之間所形成的一內腔空間A。

續參照圖8並配合圖1及圖2所示，在該外腔封閉步驟S203中，透過該操作人員操作該支架單元2的一外腔驅動件24，其中該外腔驅動件24能夠驅動該外腔單元5而帶動該包覆體52在靠近該底座21的一外腔組合位置以及遠離該底座21的一外腔分離位置之間移動，進而將該外腔單元5的該包覆體52包覆在該內腔單元3外，以封閉該上蓋51、該包覆體52及該底座21之間所形成的一外腔空間B。

續參照圖8並配合圖1及圖2所示，在該氣體填充步驟S204中，透過該操作人員將該內腔空間A充滿該加熱氣體，例如氫氣或氫混合氣體，以及將該外腔空間B充滿一惰性氣體，例如氮氣。

請參照圖8並配合圖2及圖3所示，在該加熱步驟S205中，利用該加熱單元4的該等第一光聚焦模組41及該等第二光聚焦模組42對該支承座34上的該待測物101進行光聚焦，使該待測物101被加熱至一設定溫度，例如攝氏1600度。具體地，每一第一光聚焦模組41具有一第一光源411及一第一透鏡412，該第一光源411設置在對應的上腔體通道35中，而且該第一透鏡412設置在對應的上腔體通道35的末端，每一第二光聚焦模組42具有一第二光源421及一第二透鏡422，該第二光源421設置在對應的下腔體通道36中，而且該第二透鏡422設置在對應的下腔體通道36的末端。

續參照圖8並配合圖1及圖2所示，在該分析步驟S206中，利用一光發射器102將一測試光源L依序穿過該包覆體52的該外腔罩523、該內腔單元3的內腔罩33及該待測物101，再依序穿出該內腔罩33及該外腔罩523（見圖2），接著由一儀器103接收該測試光源L，以分析該待測物101對應該測試光源L的多個參數。在本實施例中，該測試光源L的波長介於10 ^-14m至10 ^-6m之間，該測試光源L可為X光、雷射光、中子源或其它光源，其中使用不同測試光源，即採用相對應的低吸收係數材料。另外，該儀器103可以配合該測試光源L進行調整，以進行各式臨場高溫實驗，例如，該儀器103能夠執行包括臨場高溫X光繞射、X光吸收或X光影像觀察等。

如上所述，本發明氫氣加熱系統透過該內腔單元3及該外腔單元5的雙層腔體設計，可以通入氫氣進行高溫加熱並同時執行臨場分析，能夠克服氫氣相關臨場高溫實驗的限制。該內腔單元3洩漏的氫氣能夠透過位於外層的外腔單元5排出，進而避免氫氣洩漏而造成危害。同時，該加熱單元4以聚焦加熱的方式能夠解決氫氣熱傳導造成元件熔損。另外，該內腔罩33及該外腔罩523能夠分別對該內腔單元3及該外腔單元5形成密封以及供該測試光源L穿透，使得該內腔單元3在加熱過程中達到氣密的效果但不致減損過多的光通量，因而可以順利進行臨場高溫實驗分析。

雖然本發明已以實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作為各種更動與修飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

101:待測物 102:光發射器 103:儀器 2:支架單元 21:底座 22:固定架 23:內腔驅動件 24:外腔驅動件 3:內腔單元 31:上內腔體 311:上內腔表面 32:下內腔體 321:下內腔表面 33:內腔罩 34:支承座 341:桿體 342:管道 343:承載體 35:上腔體通道 36:下腔體通道 37:下腔體氣道 4:加熱單元 41:第一光聚焦模組 411:第一光源 412:第一透鏡 42:第二光聚焦模組 421:第二光源 422:第二透鏡 5:外腔單元 51:上蓋 52:包覆體 521:上腔壁 522:下腔壁 523:外腔罩 6:氫氣偵測器 7:冷卻通道 8:冷卻外管 L:測試光源 A:內腔空間 B:外腔空間 S201:放置步驟 S202:內腔封閉步驟 S203:外腔封閉步驟 S204:氣體填充步驟 S205:加熱步驟 S206:分析步驟

圖1是根據本發明實施例一種用於臨場分析的氫氣加熱系統的示意圖。

圖2是根據本發明實施例一種用於臨場分析的氫氣加熱系統透過一測試光源進行實驗的示意圖。

圖3是根據本發明實施例一種用於臨場分析的氫氣加熱系統之內腔單元的示意圖。

圖4是根據本發明實施例一種用於臨場分析的氫氣加熱系統之內腔單元的支承座的一態樣的示意圖。

圖5是根據本發明實施例一種用於臨場分析的氫氣加熱系統之內腔單元的支承座的另一態樣的示意圖。

圖6是根據本發明實施例一種用於臨場分析的氫氣加熱系統之冷卻通道的示意圖。

圖7是根據本發明實施例一種用於臨場分析的氫氣加熱系統之冷卻外管的示意圖。

圖8是根據本發明實施例一種用於臨場分析的氫氣加熱系統的操作方法的流程圖。

2:支架單元

21:底座

22:固定架

23:內腔驅動件

24:外腔驅動件

3:內腔單元

31:上內腔體

32:下內腔體

33:內腔罩

5:外腔單元

51:上蓋

52:包覆體

521:上腔壁

522:下腔壁

523:外腔罩

6:氫氣偵測器

Claims (12)

1. 一種用於臨場分析的氫氣加熱系統，包括： 一支架單元，包含一底座； 一內腔單元，包含一上內腔體、一下內腔體、一內腔罩及一支承座，該下內腔體設置在該支架單元的該底座上，該上內腔體位於該下內腔體的上方，該內腔罩組合在該上內腔體及該下內腔體之間，該支承座設置在該下內腔體，而且該支承座配置為供一待測物放置，該上內腔體、該下內腔體及該內腔罩之間形成一內腔空間，該內腔空間配置為填充一加熱氣體； 一加熱單元，包含多個第一光聚焦模組及多個第二光聚焦模組，該等第一光聚焦模組設置在該上內腔體中，該等第二光聚焦模組設置在該下內腔體中，而且該等第一光聚焦模組及該等第二光聚焦模組配置為將光朝著該內腔單元的該支承座的一方向聚焦；及 一外腔單元，包含一上蓋及一包覆體，該上蓋位於該內腔單元上方，該包覆體組合在該上蓋下，而且該包覆體配置為包覆在該內腔單元外，該包覆體具有一上腔壁、一下腔壁及一外腔罩，該外腔罩連接在該上腔壁及該下腔壁之間，該上蓋、該包覆體及該底座之間形成一外腔空間，該外腔空間配置為填充一惰性氣體； 其中當該內腔空間充滿該加熱氣體以及該外腔空間充滿該惰性氣體時，利用該加熱單元的該等第一光聚焦模組及該等第二光聚焦模組對該支承座上的該待測物進行光聚焦，使該待測物被加熱至一設定溫度，接著將一測試光源依序穿過該外腔罩、該內腔罩及該待測物，再依序穿出該內腔罩及該外腔罩，以分析該待測物對應該測試光源的多個參數。
2. 如請求項1所述之用於臨場分析的氫氣加熱系統，其中該支架單元另包含一固定架及一內腔驅動件，該固定架設置在該底座上，該內腔驅動件設置在該固定架上，該上內腔體被該內腔驅動件帶動而在靠近該下內腔體的一內腔組合位置以及遠離該下內腔體的一內腔分離位置之間移動。
3. 如請求項2所述之用於臨場分析的氫氣加熱系統，其中該支架單元另包含一外腔驅動件，該外腔驅動件設置在該固定架上，該外腔單元被該外腔驅動件帶動而在靠近該底座的一外腔組合位置以及遠離該底座的一外腔分離位置之間移動。
4. 如請求項2所述之用於臨場分析的氫氣加熱系統，其中該氫氣加熱系統另包括一氫氣偵測器，該氫氣偵測器設置在該固定架上，而且該氫氣偵測器位於該內腔單元及該外腔單元上方。
5. 如請求項1所述之用於臨場分析的氫氣加熱系統，其中該內腔單元的該內腔罩的一吸收率低於20%或一穿透率高於20%，該包覆體的該外腔罩的一吸收率低於20%或一穿透率高於20%。
6. 如請求項5所述之用於臨場分析的氫氣加熱系統，其中該內腔罩及該外腔罩的材料為氮化硼或聚醯亞胺膜。
7. 如請求項1所述之用於臨場分析的氫氣加熱系統，其中該內腔單元另包含多個上腔體通道及多個下腔體通道，該等上腔體通道形成在該上內腔體中，該等下腔體通道形成在該下內腔體中，每一第一光聚焦模組具有一第一光源及一第一透鏡，該第一光源設置在對應的上腔體通道中，而且該第一透鏡設置在對應的上腔體通道的末端，每一第二光聚焦模組具有一第二光源及一第二透鏡，該第二光源設置在對應的下腔體通道中，而且該第二透鏡設置在對應的下腔體通道的末端。
8. 如請求項1所述之用於臨場分析的氫氣加熱系統，其中該支承座具有一桿體、一管道及一承載體，該桿體設置在該下內腔體上，該管道貫通該桿體，該承載體設置在該桿體末端，該管道配置為供氣體流通至該承載體。
9. 如請求項1所述之用於臨場分析的氫氣加熱系統，其中該上內腔體的內部形成一上內腔表面，該下內腔體的內部形成一下內腔表面，該上內腔表面及該下內腔表面為分別為一鏡面。
10. 如請求項1所述之用於臨場分析的氫氣加熱系統，其中該氫氣加熱系統另包括一冷卻通道，該冷卻通道埋設在該上內腔體及該下內腔體內，該冷卻通道配置為導入冷卻水，以調節該上內腔體及該下內腔體的溫度。
11. 如請求項1所述之用於臨場分析的氫氣加熱系統，其中該氫氣加熱系統另包括一冷卻外管，該冷卻外管繞設在該上內腔體及該下內腔體外，該冷卻外管配置為導入冷卻水，以調節該上內腔體及該下內腔體的溫度。
12. 一種如請求項1所述之用於臨場分析的氫氣加熱系統的操作方法，該操作方法包括： 一放置步驟，透過一操作人員將該待測物放置在該內腔單元的該支承座上； 一內腔封閉步驟，透過該操作人員將該上內腔體、該內腔罩及該下內腔體依序組合在一起，以封閉該內腔空間； 一外腔封閉步驟，透過該操作人員將該外腔單元的該包覆體包覆在該內腔單元外，以封閉該外腔空間； 一氣體填充步驟，透過該操作人員將該內腔空間充滿該加熱氣體以及將該外腔空間充滿該惰性氣體； 一加熱步驟，利用該加熱單元的該等第一光聚焦模組及該等第二光聚焦模組對該支承座上的該待測物進行光聚焦，使該待測物被加熱至一設定溫度；及 一分析步驟，利用一光發射器將一測試光源依序穿過該外腔罩、該內腔罩及該待測物，再依序穿出該內腔罩及該外腔罩，以分析該待測物對應該測試光源的多個參數。