光化学设备

本申请要求来自2020年11月12日提交的美国专利申请序列号17/096282的权益，该申请要求来自2019年11月13日提交的临时专利申请序列号62/922232的权益，其全部内容通过引用纳入。

本发明一般涉及光化学，并且具体涉及光化学设备。

一般来说，光化学涉及由光引发的化学反应。为了进行光反应，分子必须吸收光能。这些分子吸收可见光和紫外线区的光。该光能使分子发生光反应以形成其他分子。为了确定分子在哪里吸收光，可以取得吸收光谱。光谱中的峰值对应于激发分子并使其发生反应的光能。

发明概要

以下给出本发明的简化摘要，以便提供对本发明的一些方面的基本理解。本发明内容不是本发明的广泛概览。其既不旨在识别本发明的关键或关键要素，也不旨在界定本发明的范围。它的唯一目的是以简化的形式呈现本发明的一些概念，作为稍后呈现的具体实施方式的序言。

一般而言，在一个方面，本发明的特征在于一种设备，该设备包括绝缘反应室、搅拌模块上方的光源、围绕反应室的光源和包含反应容器的支架，支架被配置为以使得能够在反应容器之间均匀分布光的方式安装在绝缘反应室内。

在另一方面，本发明的特征在于一种系统，该系统包括具有入口和出口以便能够将恒温流体引入到绝缘反应室的光反应器、恒温流体的储存器、热交换器和加热器/冷却器单元，液体储存器链接到光反应器和热交换器，热交换器链接到加热器/冷却器单元。

本发明的各实施例可以包括以下优点中的一个或多个。

本发明包括液体温度管理、多瓶/多格式支架、磁搅拌能力和用于反应瓶之间的均匀光分布的模块化光源。

本发明可以使用特殊的瓶盖/盖，其在允许反应采样的同时阻止光线从反应室漏出。

本发明促成光化学反应的调查和放大。

光源可被独立控制，以便均匀暴露于辐射，并且因此适应插入到反应室的反应容器的类型和数量。

光源的波长可以不同，从而允许在反应室中筛选波长。

通过阅读以下详细说明和审查相关联的附图，这些以及其他特征和优点将显而易见。应当理解，前面的一般性描述和下面的详细描述两者仅是示例性，并且不限制所要求保护的各方面。

参考以下描述、所附权利要求书以及附图将能更好地理解本发明的这些和其他特征、方面以及优点，其中：

图1解说了示例性设备。

图2解说了图1的示例性设备的侧视图。

图3解说了反应室。

图4A和4B解说了支架。

图5A和5B解说了光源。

图6解说了示例性支架配置。

图7A–7D解说了示例性支架。

图8解说了示例性盖。

图9解说了透明管的反应容器。

图10A、10B和10C解说了示例性支架的不同视图。

图11A和11B解说了示例性模块化光源。

图12解说了第一示例性光化学系统。

图13解说了第二示例性光化学系统。

图14解说了各种反应支架配置。

图15是示例性光化学系统的框图.

现在参考附图描述主题创新，其中相同的附图标记始终用于指代相同的元素。在以下描述中，出于解释的目的阐述了众多特定细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，可能明显的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明。在其他情况下，以框图形式示出了公知的结构和设备，以便促成描述本发明。

本发明的各实施例提供了一种促成光化学反应并限制或防止影响光化学反应的不必要因素的设备。该设备可包括绝缘反应室、在搅拌模块上方围绕反应室的光源、围绕反应室的光源，以及包含反应容器的支架，支架被配置为以使得能够在反应容器之间均匀分布光的方式安装在绝缘反应室内。

如图1中所示，根据本发明的原理的示例性设备10包括被光源14包围的反应室12。反应室12被绝缘以促成温度控制，并且可以包括入口16和出口18以能够引入恒温流体。

如图2中所示，示例性设备10的侧视图示出了光源14、20和磁搅拌模块22。

如图3中所示，示例性设备10解说了可以通过液体20的循环对反应室进行温度调节。这里，反应室通过双层壁22、24与光源14分离，双层壁使得能够进行光传输和热绝缘。

如图4中所示，将一个或多个反应容器30放置在反应室中的支架32中。一个或多个反应容器30在支架32中保持就位。

在图5中，可以独立地控制光源14，以使光辐射适应插入到反应室中的支架(未示出)中的类型和数量的反应容器(未示出)。在一个实施例中，光源14本质上是模块化40。因此，一系列模块化光源可被配置为围绕反应室，并使用一个或多个隔离壁42将其容纳在反应室内。在本实施例中，每个光源模块40可以具有不同的波长，从而使得能够在使用隔离壁42的反应室中实现不同的波长。

可拆卸的支架32可被配置为各种尺寸，以容纳任意数量的反应容器。在图6中，解说了三种示例性支架配置50、52、54。更具体而言，支架50解说了适于固定三个200ml反应容器的配置，支架52解说了适于固定十个20ml反应容器的配置，并且支架55解说了适于固定二十四个4ml反应容器的配置。可采用其他支架配置，以满足特定的科学需要。

如图7A中所示，一般而言，每个支架60包括壁62，其阻挡来自反应容器64上方的反应室侧面的光。每个反应容器包括盖66，该盖斜靠在支架60上并阻挡来自反应容器底部的光泄漏。另外，垫片68位于反应容器的顶边缘，以避免来自反应容器的光泄漏。

图3解说了空的反应室。图7C解说了放置在反应室中的支架60，而图7D解说了将垫片68放置在支架60上方反应室的顶边缘上。

如图8中所示，每个反应容器70包括盖66，该盖斜靠在支架60上并阻挡来自反应容器72底部的光泄漏。盖66包括具有中央圆形膜的顶部74。盖66包括内壁78和外壁80。盖66的内壁78直接固定在反应容器70上，而盖66的外壁80斜靠在支架60上并阻挡光泄漏。内壁78可以按多种方式固定到反应容器70，诸如举例而言，具有与反应容器70上的相对螺纹匹配的螺纹的配置、压配配置等。

如图9中所示，反应容器90由透明管制成，以实现流动化学反应设置。

图10A、10B和10C解说了示例性支架100的不同视图。在图10A和10B中，支架100包括通常为圆形的穿孔反应容器转盘102、液体入口104和液体出口106。在图10C中，示出了支架100具有周界壁108。

如上所述，光源可以是模块化的。在图11A中，光源模块120包括三个侧向光源。在图11B中，底部光源模块122包括七个光源。

如图12中所示，第一示例性光化学系统200包括光化学设备210，该光化学设备210通过热交换器214链接到加热器-冷却器单元212。更具体而言，第一泵216将流体从加热器-冷却器单元212输送到热交换器214。第二泵218将流体从热交换器214输送到光化学设备210上的入口220。离开光化学设备210的流体从出口230流出到热交换器214并返回到加热器-冷却器单元212。

如图13中所示，第二示例性光化学系统300包括通过热电热泵314链接到散热器和风扇单元312的光化学设备310。更具体而言，第一泵316将液体流体从散热器和风扇单元312输送到热电热泵314。第二泵318将流体从热电热泵314输送到光化学设备310上的入口320。离开光化学设备310的流体从出口330流出到热电热泵314并返回到散热器和风扇单元312。图14解说了各种反应支架配置。

如图15中所示，示例性500系统包括光反应器502、恒温流体的储存器504、热交换器506和加热器/冷却器单元508。光反应器502包括入口510和出口512，以便能够将恒温流体引入到光反应器502中。

如以上所详细描述的，光反应器502包括搅拌模块上方的围绕绝缘反应室的光源，以及包含反应容器的支架。支架被配置为以使得能够在反应容器之间均匀分布光的方式安装在绝缘反应室内。在一个实施例中，每个光源是独立可控的。

光反应器502的出口512被链接至第一三通阀514，该三通阀514被链接至泵516和恒温流体的储存器504。第一三通阀514被配置为排空所述恒温流体的储存器504或光反应器502的绝缘反应室。

泵516被链接至第二三通阀518，该三通阀518被链接至恒温流体的储存器504和热交换器506。第二三通阀518被配置为填充恒温流体的储存器504或光反应器502的绝缘反应室。

在一实施例中，入口510通过流量控制设备520被链接到热交换器506。

在操作中，第一三通阀514和第二三通阀518被被设置为使恒温流体在光反应器502的绝缘反应室中循环。

本领域技术人员将领会，在不脱离本发明的精神的情况下，可以对所解说的实施例进行各种变化和修改。除受所附权利要求书的范围限制外，所有此类修改和变更均应在本发明的范围内。