区域熔炼技术是一项在无机和金属纯化领域应用非常广泛的提纯技术,高性能有机固体材料的高速发展对有机固体材料的纯化提出了新的要求。现有的区域熔炼设备和理论在无机和金属材料的纯化方面较为成熟,但有机固体材料的凝聚态结构和无机金属材料有本质不同,因此在运用于有机固体材料时设备和理论都需要做相应的改进。为了使区域熔炼理论更加完善,科研人员需要对其进行更加深入的研究,而一台自动化水平较高的纯化仪器能够在很大程度上提高研究效率。目前工业上用于无机和金属材料的纯化仪器的共同特点是体积大、价格昂贵,不适合实验室使用,为此课题组设计了一台适合实验室用的小型有机固体纯化仪器。课题是在区域熔炼理论的指导下,结合实验室的实际需求,对仪器的整个系统进行了详细的设计。纯化仪器由五部分构成,分别是机械结构、机械运动控制系统、温度控制系统、压力控制系统和远程监控系统。课题的主要工作内容如下:(1)设计了机械运动控制系统,采用步进电机、丝杠、滑块的组合,接近开关作为感应器件,通过控制器实现对步进电机的控制。(2)对温度控制器和压力控制器进行了设计,采用闭环的方式,它们的控制量都是以PWM波的形式输出。前者首先建立了温度模型,然后采用模糊PID控制算法进行了仿真研究,最终得到了较好的控制效果;后者在气路结构上采用双气路设计,采用增量式PID控制算法,最终能够建立一个稳定的负压环境。(3)构建了远程监控系统,采用LabVIEW特有的DataSocket通信技术,实现了远程客户端对实时数据的监控,包括实时视频画面和实时温度数据。最终,设计出了一台自动化水平高、体积小、操作简单、可靠性好的小型有机固体纯化仪器。(4)对各个系统的测试结果进行分析,并且研究了产生误差的原因,最后通过提纯实验证明了纯化仪器符合区域熔炼技术的要求。