CN107179384B - 一种多样靶材解吸率测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于加速器的材料解吸率测试装置技术领域，尤其是涉及一种极高真空环境下的多样靶材解吸率测试装置。其特点是包括支架，所述的支架上安装有高精度滚珠丝杠和支撑轴，支撑轴内置于波纹管内，高精度滚珠丝杠上安装有滑动板，滑动板端部套设在支撑轴上并与波纹管相连，支撑轴一端通过靶材固定块与靶材架相接，支撑轴另一端通过双面法兰与旋转驱动器相连，旋转驱动电机通过第一联轴器与旋转驱动器转接件相连；所述的高精度滚珠丝杠端部通过第二联轴器与径向驱动电机相连。其解决了10‑9Pa极高真空状态下高精度径向运动及其旋转运动馈入的问题，同时解决了靶材架的线性运动和旋转运动无法通过计算机精确控制的问题。

Description

一种多样靶材解吸率测试装置
技术领域
本发明涉及用于加速器的材料解吸率测试装置技术领域，尤其是涉及一种极高真空环境下的多样靶材解吸率测试装置。
背景技术
在加速器领域中束流寿命与真空度有密切的关系，尤其是强流重离子加速器对系统真空度有更高的要求，但是束流与真空管壁碰撞进而从腔体表面解吸出一定数量的分子和离子，解吸出的粒子会破坏系统真空度，为了降低由于粒子解吸引起的动态真空的变化，通常将束流损失尽可能地限制在某些局部区域，并在该区域安装束流准直器来吸收这些无法避免损失的离子。加速器中安装准直器的前提是确定材料的解吸率，通过测量不同镀膜厚度和不同处理工艺的多种靶材找出一种低解吸率材料，才能有效降低由于束流损失引起的动态真空度的变化。
解吸率的测试需在极高真空环境下进行，由加速器产生的束流轰击在靶材上，通过记录真空度的变化、泵的抽速、碰撞粒子数等来计算该材料的解吸率。目前真空运动馈入只能实现高真空状态下径向运动馈入，而无法实现10-9Pa极高真空状态下高精度径向运动及其旋转运动馈入,这就限制了每次测试放置的靶材种类以及靶材与束流之间的角度。更换靶材时需要对靶室重新抽真空，抽真空时加速器并没有得到利用，测试不同靶材及不同角度下的解吸率时需要频繁的放气、烘烤、抽真空，增加了操作次数且降低了加速器的利用率。此外频繁的放气导致对靶室的烘烤除气效果越来越差，很难再次达到极高真空状态。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足提供一种用于10-9Pa真空环境下多样靶材解吸率测试装置。从而有效解决现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所述的一种多样靶材解吸率测试装置，其特点是包括支架，所述的支架上安装有高精度滚珠丝杠和支撑轴，支撑轴内置于用于实现运动过程真空密封的可伸缩波纹管内，高精度滚珠丝杠上安装有滑动板，滑动板端部套设在支撑轴上并与波纹管相连，支撑轴一端通过靶材固定块与靶材架相接，支撑轴另一端通过双面法兰与旋转驱动器相连，旋转驱动电机通过第一联轴器与旋转驱动器转接件相连；所述的高精度滚珠丝杠通过第三轴承和第四轴承安装在上固定板和底座上，上固定板和底座一侧设置有第一侧板和第二侧板，高精度滚珠丝杠端部通过第二联轴器与径向驱动电机相连。
所述的支撑轴上通过第一轴承和第二轴承安装有支撑管，支撑管上通过导向套安装有转接管，所述的第一联轴器通过旋转驱动器转接件与旋转驱动器相连，所述的旋转驱动电机通过旋转驱动电机支柱定位安装在支架上，所述的支撑轴与支撑管端部还设置有支撑轴焊接环。
所述的靶材架包括铝架、靶材固定块和靶材固定板，铝架为中空的长方体，每个面放置三块测试靶材，通过靶材固定块将铝架和支撑轴相连，铝架上设置的靶材固定板用来固定不同靶材。
所述的滑动板通过螺钉和套筒安装在高精度滚珠丝杠上，滑动板上设置有导向柱，所述的径向驱动电机通过径向驱动电机支柱定位安装在支架上，滑动板上设置有指针，所述的第一侧板上对应指针设置有电阻尺和标尺，第一侧板上还设置有机械限位开关和光电限位开关。
所述的上固定板上还设置有外罩支撑，外罩支撑上设置有亚克力外罩。
本发明的有益效果是：所述的一种多样靶材解吸率测试装置，其通过两个伺服电机及真空运动馈入部件实现了靶材架在极高真空环境下的径向位移和旋转，这提高了靶材架放置测试样品的个数，减小了破真空的次数，同时通过控制请求能精确控制靶材的旋转角度位移等参数。解决了目前只能实现一般高真空状态下径向运动馈入，而无法实现10-9Pa极高真空状态下高精度径向运动及其旋转运动馈入的问题，同时解决了靶材架的线性运动和旋转运动无法通过计算机精确控制的问题。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的高精度旋转驱动机构结构示意图；
图3是本发明的高精度径向驱动机构主视结构示意图；
图4是本发明的高精度径向驱动机构剖视结构示意图；
图5是本发明的图3的右视结构示意图；
图6是本发明的图1中支撑轴与支撑管连接示意图；
图7是本发明的图1中靶材架结构示意图。
图中所示：1、径向驱动电机，2、旋转驱动电机，3、第一联轴器，4、旋转驱动器转接件，5、旋转驱动器、6、波纹管，7、支撑轴，8、靶材架，9、转接管，10、支架，11、机械限位开关，12、高精度滚珠丝杠，13、滑动板，14、光电限位开关，15、第二联轴器，16、第一轴承，17、支撑管，18、导向套，19、第二轴承，20、双面法兰，21、旋转驱动电机支柱，22、径向驱动电机支柱，23、亚克力外罩，24、第一侧板，25、第二侧板，26、导向柱，27、螺钉，28、上固定板，29、第三轴承，30、外罩支撑、31、底座，32、第四轴承，33、电阻尺，34、指针，35、标尺，36、支撑轴焊接环，37、铝架，38、靶材固定块，39、靶材固定板。
具体实施方式
以下结合附图所示之最佳实例作进一步详述：
如图1至7所示，所述的一种多样靶材解吸率测试装置，其特点是包括支架10，所述的支架10上安装有高精度滚珠丝杠12和支撑轴7，支撑轴7内置于用于实现运动过程真空密封的可伸缩波纹管6内，高精度滚珠丝杠12上安装有滑动板13，滑动板13端部套设在支撑轴7上并与波纹管6相连，支撑轴7一端通过靶材固定块38与靶材架8相接，支撑轴7另一端通过双面法兰20与旋转驱动器5相连，旋转驱动电机2通过第一联轴器3与旋转驱动器转接件4相连；所述的高精度滚珠丝杠12通过第三轴承29和第四轴承32安装在上固定板28和底座31上，上固定板28和底座31一侧设置有第一侧板24和第二侧板25，高精度滚珠丝杠12端部通过第二联轴器15与径向驱动电机1相连。
进一步，所述的支撑轴7上通过第一轴承16和第二轴承19安装有支撑管17，支撑管17上通过导向套18安装有转接管9，所述的第一联轴器3通过旋转驱动器转接件4与旋转驱动器5相连，所述的旋转驱动电机2通过旋转驱动电机支柱21定位安装在支架10上，所述的支撑轴7与支撑管17端部还设置有支撑轴焊接环36。
进一步，所述的靶材架8包括铝架37、靶材固定块38和靶材固定板39，铝架37为中空的长方体，每个面放置三块测试靶材，通过靶材固定块38将铝架37和支撑轴7相连，铝架37上设置的靶材固定板39用来固定不同靶材。
进一步，所述的滑动板13通过螺钉27和套筒安装在高精度滚珠丝杠12上，滑动板13上设置有导向柱26，所述的径向驱动电机1通过径向驱动电机支柱22定位安装在支架10上，滑动板13上设置有指针34，所述的第一侧板24上对应指针34设置有电阻尺33和标尺35，第一侧板24上还设置有机械限位开关11和光电限位开关14。
进一步，所述的上固定板28上还设置有外罩支撑30，外罩支撑30上设置有亚克力外罩23。
所述的一种多样靶材解吸率测试装置，其支撑轴7置于可伸缩的焊接波纹管6内，实现运动过程中的真空密封。两个伺服电机提供旋转和径向进给运动，并按照控制请求可改变旋转方向、进给位移从而改变朝着加速器束流轰击方向的靶材种类和轰击角度。其双面法兰20为刀口密封法兰，两法兰之间加铜垫，通过螺栓连接密封，同时金属密封形式能经的住高温烘烤，能够用于极高真空状态。当径向驱动电机1驱动高精度滚珠丝杠12旋转时，滚珠丝杠12上的螺钉27就会沿其轴向运动，同时带动滑动板13及旋转驱动电机2一起沿着滚珠丝杠12轴向运动，所述的旋转驱动电机2与靶材架8通过支撑轴7连接在一起，这样最终就实现靶材架8径向运动和旋转运动。通过电阻尺33采集的信号就可以知道靶材的位置，进而可以判断出此时面对束流轰击的靶材种类，便于远程电脑控制。当旋转靶材到达最小或最大位移处，通过计算机控制系统使得两个驱动电机只能朝与之前相反的方向旋转，两套限位开关可确保设备的安全运行。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种多样靶材解吸率测试装置，其特征是包括支架，所述的支架上安装有高精度滚珠丝杠和支撑轴，支撑轴内置于用于实现运动过程真空密封的可伸缩波纹管内，高精度滚珠丝杠上安装有滑动板，滑动板端部套设在支撑轴上并与波纹管相连，支撑轴一端通过靶材固定块与靶材架相接，支撑轴另一端通过双面法兰与旋转驱动器相连，旋转驱动电机通过第一联轴器与旋转驱动器转接件相连；所述的高精度滚珠丝杠通过第三轴承和第四轴承安装在上固定板和底座上，上固定板和底座一侧设置有第一侧板和第二侧板，高精度滚珠丝杠端部通过第二联轴器与径向驱动电机相连。
2.如权利要求1所述的一种多样靶材解吸率测试装置，其特征在于：所述的支撑轴上通过第一轴承和第二轴承安装有支撑管，支撑管上通过导向套安装有转接管，所述的第一联轴器通过旋转驱动器转接件与旋转驱动器相连，所述的旋转驱动电机通过旋转驱动电机支柱定位安装在支架上，所述的支撑轴与支撑管端部还设置有支撑轴焊接环。
3.如权利要求1所述的一种多样靶材解吸率测试装置，其特征在于：所述的靶材架包括铝架、靶材固定块和靶材固定板，铝架为中空的长方体，每个面放置三块测试靶材，通过靶材固定块将铝架和支撑轴相连，铝架上设置的靶材固定板用来固定不同靶材。
4.如权利要求1所述的一种多样靶材解吸率测试装置，其特征在于：所述的滑动板通过螺钉和套筒安装在高精度滚珠丝杠上，滑动板上设置有导向柱，所述的径向驱动电机通过径向驱动电机支柱定位安装在支架上，滑动板上设置有指针，所述的第一侧板上对应指针设置有电阻尺和标尺，第一侧板上还设置有机械限位开关和光电限位开关。
5.如权利要求1所述的一种多样靶材解吸率测试装置，其特征在于：所述的上固定板上还设置有外罩支撑，外罩支撑上设置有亚克力外罩。
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