真空氣氛管式爐通過真空系統(tǒng)抽除爐內(nèi)氣體形成真空環(huán)境，配合氣氛控制系統(tǒng)注入特定氣體，利用加熱元件實現(xiàn)高溫加熱，并借助溫度控制系統(tǒng)精確控溫，從而滿足材料在特定氣氛和高溫條件下的處理需求。以下從核心系統(tǒng)及其協(xié)同工作原理展開介紹：

真空系統(tǒng)

作用：通過真空泵（如機(jī)械泵、分子泵）將爐體內(nèi)的空氣和雜質(zhì)氣體抽出，形成高真空或超高真空環(huán)境（壓力可低至10?3Pa甚至更低）。

意義：避免材料在高溫下與空氣中的氧氣、水蒸氣等發(fā)生反應(yīng)，確保實驗的純凈度和準(zhǔn)確性。

氣氛控制系統(tǒng)

作用：根據(jù)實驗需求，向爐內(nèi)通入特定氣體（如氮氣、氬氣、氫氣等），形成特定的氣氛環(huán)境。

實現(xiàn)方式：通過質(zhì)量流量計或氣體流量控制器等設(shè)備，精確控制氣體的流量和壓力。

意義：滿足不同材料處理對氣氛的特殊要求，如氫氣可起還原作用，氮氣可作保護(hù)氣。

加熱系統(tǒng)

加熱元件：通常采用電阻絲、硅碳棒或硅鉬棒等。

加熱原理：當(dāng)電流通過加熱元件時，根據(jù)焦耳定律，電能轉(zhuǎn)化為熱能，使加熱元件溫度升高。

熱量傳遞方式：

熱輻射：加熱元件產(chǎn)生的熱量以電磁波形式向爐膛內(nèi)的空間輻射，被爐內(nèi)的樣品和空氣吸收。

熱傳導(dǎo)：熱量通過爐膛內(nèi)的空氣、爐壁以及被加熱物體自身進(jìn)行傳導(dǎo)。

熱對流：爐膛內(nèi)被加熱的空氣因密度變化形成自然對流，熱空氣上升，冷空氣下降，使?fàn)t膛內(nèi)溫度更均勻。

加熱均勻性設(shè)計：加熱元件圍繞爐膛或爐管均勻分布，一些爐子還配備反射板或?qū)Я餮b置等，以優(yōu)化熱量分布。

溫度控制系統(tǒng)

溫度傳感器：在爐膛或爐管內(nèi)關(guān)鍵位置安裝高精度的溫度傳感器（如熱電偶或熱電阻），實時測量爐內(nèi)的溫度。

控溫原理：控溫系統(tǒng)接收到溫度傳感器傳來的電信號后，將其與設(shè)定的目標(biāo)溫度進(jìn)行比較，然后根據(jù)兩者的差值，按照預(yù)設(shè)的控制算法（如PID控制算法）計算出需要對加熱元件施加的控制信號，從而調(diào)節(jié)加熱元件的加熱功率。

多溫區(qū)控制：一些真空氣氛管式爐可實現(xiàn)多個溫區(qū)的獨立控制，每個溫區(qū)都有獨立的溫度傳感器和加熱元件，通過各自的控溫系統(tǒng)，可在不同部位設(shè)置不同的溫度。