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液相色谱（LC）
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主题：【第六届原创】探秘柱温箱核心----帕尔贴

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傲雷正阳
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发表于：2011/10/11 05:27:41 楼主 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
维权声明：本文为ally666原创作品，本作者与仪器信息网是该作品合法使用者，该作品暂不对外授权转载。其他任何网站、组织、单位或个人等将该作品在本站以外的任何媒体任何形式出现均属侵权违法行为，我们将追究法律责任。
    目前液相色谱的柱温箱一般都采用帕尔贴（Peltier）控温。帕尔贴一般深藏在柱温箱中，很难一见真容，但是帕尔贴并不神秘，在生活中很多常见电器都有他得身影，比如车载小冰箱，有制冷功能的饮水机等。下面为大家介绍一下帕尔贴，同时利用两次维修的经历，为大家展示一下两家知名液相色谱仪柱温箱的帕尔贴结构。

一、  帕尔贴简介：

  当电流流过两种不同导体的界面时，将从外界吸收热量，或向外界放出热量。这就是帕尔帖效应，这个现象由法国物理学家Jean Peltier在1834年发现。

    对帕尔帖效应的物理解释是：电荷载体在导体中运动形成电流。由于电荷载体在不同的材料中处于不同的能级，当它从高能级向低能级运动时，便释放出多余的能量；相反，从低能级向高能级运动时，从外界吸收能量。能量在两材料的交界面处以热的形式吸收或放出。
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由于纯金属的导电导热性能好，但制冷效率极低（不到1%）。而半导体材料具有极高的热电势 所以现在市面上最常用的帕尔贴是由P型半导体（Bi2Te3-Sb2Te3）和  N型半导体 (Bi2Te3-Bi2Se3)构成。
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傲雷正阳
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2011/10/11 5:39:25 沙发 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
二、温控原理：

　电荷载体在导体中运动形成电流，由于电荷载体在不同的材料中处于不同的能级，当它从高能级向低能级运动时，就会释放出多余的热量。反之，就需要从外界吸收热量（即表现为制冷）。每次看到这个描述，总是让我想起一半海水，一半火焰。哈哈。  所以帕尔贴两端的电压正负决定了帕尔贴哪一面是加热，哪一面是制冷的。
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2011/10/11 5:47:28 板凳 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
三、柱温箱中帕尔贴组件的结构。

  在应用于柱温箱上的帕尔贴仅仅是上面描述的帕尔贴是不够的，还需要有散热片，热传导片，温度探头，高温保险（因为帕尔贴在高温下会碎掉，所以需要有一个温度保险，即温度高于某个温度，这个保险会断掉，从而保护帕尔贴。这也是问什么帕尔贴不会在气相色谱仪的柱温箱上应用的原因）


            日立L-2300柱温箱的帕尔贴组件
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2011/10/11 5:48:02 Last edit by ally666
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2011/10/11 5:48:48 马扎 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
岛津LC-2010CHT型液相色谱仪的帕尔贴组件





注：LC-2010CHT的高温保险在柱温箱前面板的后面，不在帕尔贴组件上。
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2011/10/11 6:15:15 Last edit by ally666
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2011/10/11 5:52:12 地毯 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
下面就该隆重登场———真正的帕尔贴。拧开散热片和导热片之间的螺丝，把他们分离就可以看到真正的帕尔贴了

岛津LC-2010CHT型液相色谱仪的帕尔贴




大家可以看到每一个小的突起都是一个帕尔贴单元，一共是124个帕尔贴单元串联。
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2011/10/11 5:54:08 地板 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
日立L-2300柱温箱的帕尔贴




大家可以注意到也是124个帕尔贴单元串联。
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傲雷正阳
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2011/10/11 6:05:44 6楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
单独的帕尔贴单元

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2011/10/11 6:36:24 7楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
四、柱温箱温控原理。
      设定柱温箱温度。如柱温箱温度小于设定温度，帕尔贴两端供电+12V，开始升温。当温度接近设定值。电压减小到+3V，并随着温度接近，电压不断减小，然后帕尔贴温度会超过设定温度，电压变为负值，帕尔贴开始降温，当帕尔贴温度略低于设定值，再次升温，直至温度稳定在设定值。（注意：温控不是一步到位的，是在设定温度附近有一个来回的起伏）

实际温度20度，设定温度40度，温控示意图


如果是降温，过程正好相反
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2011/10/11 6:53:37 Last edit by ally666
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2011/10/11 6:54:42 8楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
五、帕尔贴常见故障及现象。

1、帕尔贴被烧断。

由于经过帕尔贴的电阻很小，所以电流很大约4A左右（温度越高，电阻越小，电流就越大），所以当帕尔贴老化，很容易就断掉。

故障现象是柱温箱无法温控，且仪器无任何报警。

检测方法也很简单。用万用表测量一下帕尔贴两端的电阻是否是断路。

黑色部分是帕尔贴烧掉后在导热片上留下的痕迹



2、 帕尔贴组件短路。

帕尔贴本身不会短路，但是他得连接线有可能被挤压而短路，这种故障现象很少见，但是也很危险，因为这个故障造成的损失就不只是帕尔贴了，连柱温箱的温控板也一并会烧掉。

故障现象是：无法温控，且仪器会突然重启。这时候千万别开启柱温箱的温控。否则要烧板子了。

检测方法：测量帕尔贴是否短路，帕尔贴虽然电阻很小，但是一般来说在室温下，电阻在10欧姆-30欧姆之间。如果电阻很小，那么就应该检查一下，帕尔贴的导线是否因为挤压而使绝缘片破裂，导线外露。





  本人第一次发原创，文中难免有不足或者错误，请大家多多指教。

最后感谢我的老师对我的指导和鼓励。我老师一直活跃在咱们论坛中，是版块专家，发一张我老师维修的照片，大家猜猜他是谁。

向老师致敬
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2011/10/11 7:14:27 Last edit by ally666
yuduoling
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2011/10/11 6:54:42 9楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
要是不维修，平常对这个东西都看不到，楼主图文并茂的对帕尔贴进行了介绍，相当不错的原创。
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夕阳
anping
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2011/10/11 7:19:43 10楼 管理 分享 倒序浏览 只看楼主 回复 私聊
楼主的文章写得真不错！图文并茂，并且还有实际维修经验，的确是一篇难得的处女作！赞一个！
希望楼主继续发表更加精彩的原创文章。
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