Здравствуйте.

Есть необходимость фотографировать микроскопом "на просвет" нагретый образец (полиэтилен размером 3х3мм), лежащий на поверхности термостойкого стекла. Стекло удерживается специальным металлическим держателем (необходимость быстрой смены стекла через щель в боку корпуса). Под держателем - квадратный нагревательный элемент, сторона 55мм. Мощность нагревателя 300 Ватт. Вся эта конструкция собрана в корпусе из алюминия (внутренние стенки 70х70мм), охлаждаемого системой отвода тепла посредством циркуляции воды.

В центре нагревателя сделано отверстие диаметром 5мм, для вставки снизу световода.

Диапазон 50...350С, желаемая точность +/-2С.

Для контроля температуры (вместо образца) на стекло, в центре, над отверстием, на пасту КПТ-8 приклеен зонд (Pt100).
Для обратной связи с контроллером так же применяется Pt100.
Котнтроллер - ПИД-регулятор. При тестировании держал заданную температуру с точностью 0.1С.

Проблема: слишком большие градиенты температуры внутри нагревательного элемента, на его поверхности, под стеклом и над стеклом.

При установке датчика температуры (для обратной связи с контроллером) на поверхности нагревательного элемента - слишком долгое время установки температуры (около двух часов). Да и разнятся температуры на ~65С (при заданной температуре 200С). Нет линейной зависимости и огромные колебания на зонде (около 20С).

При установке датчика обратной связи над стеклом, на расстоянии 3мм от края стекла - время установки температуры меньше (1 час), нелинейность выражена в меньшей степени, но есть и колебания присутствуют.

Как бы Вы решали эту проблему?

Заранее благодарен.

Это же очевидно — надо слить воду.

Градиент Температур можно понизить только повышением теплопроводности среды и уменьшением мощности нагревателя. Для достижения градиента единици градусов на сантиметр потребуется десятки минут. Природу не обманешь.

От 350 градусов полиэтилен в пар не превратится ?
А вообще, вы бы хоть рисунок привели. Или вы думаете, что мы спим и видим каждую ночь во сне вашу установку во всех деталях ? Я прочитал ваше насыщенное техническими деталями описание, но так и не смог в него вникнуть - слишком сложно. Ну не решаю я таких задач за завтраком каждый день, к сожалению.
Имейте уважение к тем, кто читает ваши вопросы, и формулируйте их так, чтобы людям хотелось вам ответить (по делу) ...

Заменить стекло на теплопроводный алмаз; использовать пирометр на 3,43 мкм.

Если кто-то всё ещё не понял — автор греет ящиком охлаждающую его воду и жалуется на сопутствующий этому процессу градиент.

+1

Про теплоизоляцию зоны нагрева/измерения ничего совсем не сказано.
И про ПИД молчек, может банально (для нулевой изоляцией тепла) не хватает запаса по усилению (надо смотреть разомкнутую петлю).