CN108127287A - 伽马射线束聚焦加工设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及特种加工领域，具体涉及了一种伽马射线束聚焦加工设备，包括基座、聚焦装置和多个伽马射线组件。聚焦装置为中空的球冠结构，聚焦装置固设在基座上，聚焦装置的球冠上均匀地布设多个聚焦孔，多个伽马射线组件一一对应地设在多个聚焦孔上；伽马射线组件包括伽马射线源和准直装置，伽马射线源设在准直装置的一端，准直装置的另一端穿过聚焦孔，使得从准直装置射出的伽马射线重合于聚焦装置的球心；本发明实现单束伽马射线对工件无损伤，而多束射线聚焦点成为高能量斑点，在不伤害工件外表面的情况下，能够对工件内部进行加工，可应用于复杂内部结构成型与雕刻、工艺品内雕、电子封装、特种器件制造等工业领域。

Description

伽马射线束聚焦加工设备
技术领域
本发明涉及特种加工领域，特别是涉及一种伽马射线束聚焦加工设备。
背景技术
在复杂内部结构成型或雕刻、内部材料改性、工艺品内雕、电子封装、特种器件制造等工业领域，在实际的加工中，当工件需要被加工出特定的内部特征时，尤其是针对高精度的复杂内部结构的内加工，同时要求不破坏工件的外表面，若使用传统的加工方法，如线切割、钻具、激光切割等方法将无法完成，而内雕技术却是解决之道。目前的内雕加工使用的均是激光束聚焦加工，但只能对透明物体进行内部雕刻，无法对不透明的物体的内部进行无外表面损伤的雕刻。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种伽马射线束聚焦加工设备，利用伽马射线可以穿透非透明工件的特性，实现单束伽马射线对工件无损伤，而多束射线聚焦点成为高能量斑点，进而对工件的内部进行加工。
基于此，本发明提供了一种伽马射线束聚焦加工设备，包括基座、聚焦装置和多个伽马射线组件。所述聚焦装置为中空的球冠结构，由防伽马射线穿透的材料制成，所述聚焦装置固设在所述基座上，所述聚焦装置的球冠上均匀地布设有多个聚焦孔，多个所述伽马射线组件一一对应地设在多个所述聚焦孔上；所述伽马射线组件包括伽马射线源和准直装置，所述准直装置由防伽马射线穿透的材料制成，是通过屏蔽宽束辐射而获得窄束辐射的屏蔽设备，实现单束伽马射线对工件无损伤，而多束射线能够聚焦成为高能量斑点；所述伽马射线源设在准直装置的一端，所述准直装置的另一端穿过所述聚焦孔，使得从所述准直装置射出的伽马射线重合于所述聚焦装置的球心。
作为优选的，所述基座上设有导轨组件，所述聚焦装置的球冠开口和所述导轨组件相对设置，所述导轨组件包括相互垂直设置的第一导轨和第二导轨，所述第一导轨和第二导轨均平行于水平面，所述第一导轨固设于所述基座，所述第二导轨的两端通过第一滑块活动地配合连接于所述第一导轨，所述第二导轨上活动地配合连接有第二滑块，所述第二滑块上设有工件夹持器。
作为优选的，所述导轨组件上设有机械臂，所述机械臂的一端固定连接于所述第二滑块，所述机械臂的另一端设有所述工件夹持器。
作为优选的，所述机械臂包括通过关节机构相连接的第一臂、第二臂和第三臂，多个所述关节机构的轴线相互平行，实现多向转动，所述第一臂上设有所述工件夹持器，所述第三臂固定连接于所述第二滑块。
作为优选的，还包括防辐射壳体，由防伽马射线穿透的材料制成，所述基座、聚焦装置和多个伽马射线组件均设于所述防辐射壳体内。
本发明的伽马射线束聚焦加工设备，包括伽马射线组件和呈中空球冠结构的聚焦装置，伽马射线组件由伽马射线源和准直装置组成，聚焦装置的球冠上均匀的布设多个聚焦孔，多个伽马射线组件一一对应地设在多个聚焦孔上，使得从准直装置射出的伽马射线均重合于聚焦装置的球心。伽马射线可穿透非透明的工件，在不伤害工件外表面的情况下，能够对工件内部进行加工。
附图说明
图1是本发明实施例的伽马射线束聚焦加工设备的整体结构示意图；
图2是本发明实施例的伽马射线束聚焦加工设备的聚焦装置示意图；
图3是本发明实施例的伽马射线束聚焦加工设备的机械臂结构示意图。
其中，1、基座；2、聚焦装置；21、聚焦孔；22、球心；3、伽马射线组件；31、伽马射线源；32、准直装置；4、导轨组件；41、第一导轨；42、第二导轨；43、第一滑块；44、第二滑块；5、机械臂；51、工件夹持器；52、第一臂；53、第二臂；54、第三臂；55、关节机构；6、防辐射壳体。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
结合图1至图3所示，示意性地显示了本发明的伽马射线束聚焦加工设备，包括基座1、聚焦装置2和多个伽马射线组件3，聚焦装置2为中空的球冠结构，聚焦装置2固设在基座1上，聚焦装置2的球冠上均匀地布设有多个聚焦孔21，多个伽马射线组件3一一对应地设在多个聚焦孔21上；伽马射线组件3包括伽马射线源31和准直装置32，伽马射线源31可以选取同步辐射加速器的钴60或者使用X射线轰击铪178-m2作为高能伽马射线发射源，其中，自然界不存在铪178-m2，因此它由加速器产生的质子轰击钽原子核生成；准直装置32通过屏蔽宽束辐射获得窄束辐射，实现单束伽马射线对工件无损伤，而多束射线能够聚焦成为高能量斑点；伽马射线源31设在准直装置32的一端，准直装置32的另一端穿过聚焦孔21，使得从准直装置32射出的伽马射线重合于聚焦装置2的球心22，射线聚焦点球心22相当于刀具或激光加工的高能量斑点；准直装置32和聚焦装置2为中空的球冠结构均由防伽马射线穿透的材料制作。伽马射线可穿透非透明的工件，在不伤害工件外表面的情况下，能够对工件内部进行加工，该设备可用于树脂、硅胶、石蜡、塑料、金属、玻璃、水晶等材料组成的工程结构件的刻蚀加工。
基座1上设有导轨组件4，聚焦装置2的球冠开口和导轨组件4相对设置，导轨组件4包括相互垂直设置的第一导轨41和第二导轨42，第一导轨41和第二导轨42均平行于水平面，第一导轨41固设于基座1，第二导轨42的两端通过第一滑块43活动地配合连接于第一导轨41，第二导轨42上活动地配合连接有第二滑块44；导轨组件4上还设有机械臂5，机械臂5的一端固定连接于第二滑块44，机械臂5的另一端设有工件夹持器51；机械臂5和导轨组件4相互配合，可改变工件在聚焦装置2中的位置和姿态，实现动态加工。具体地，机械臂5包括通过关节机构55相连接的第一臂52、第二臂53和第三臂54，多个关节机构55的轴线相互平行，第一臂52上设有工件夹持器51，第三臂54固定连接于第二滑块44。上述机构用于夹持工件，结合控制系统，实现动态加工轨迹。本发明是固定伽马射线束聚焦加工设备，相当于刀具的射线聚焦点球心22保持不动，通过改变工件位置和姿态，实现动态加工；也可以采用工件保持不动，控制射线聚焦点球心22的三维运动，实现动态加工。
为了防止辐射泄漏和确保加工安全性，该设备还包括防辐射壳体6，基座1、聚焦装置2和多个伽马射线组件3均设于防辐射壳体6内，防辐射壳体6由铅、钨等抗伽马射线辐射穿透的材料制成，构成封闭的安全作业空间。
综上所述，本发明的伽马射线束聚焦加工设备，包括伽马射线组件3和呈中空球冠结构的聚焦装置2，伽马射线组件3由伽马射线源31和准直装置32组成，聚焦装置2的球冠上均匀的布设多个聚焦孔21，多个伽马射线组件3一一对应地设在多个聚焦孔21上，使得从准直装置32射出的伽马射线均重合于聚焦装置2的球心22。伽马射线可穿透非透明的工件，所述伽马射线束聚焦加工设备实现单束伽马射线对工件无损伤，而多束射线聚焦点成为高能量斑点，在不伤害工件外表面的情况下，能够对工件内部进行加工。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种伽马射线束聚焦加工设备，其特征在于，包括基座、聚焦装置和多个伽马射线组件。所述聚焦装置为中空的球冠结构，所述聚焦装置固设在所述基座上，所述聚焦装置的球冠上均匀地布设有多个聚焦孔，多个所述伽马射线组件一一对应地设在多个所述聚焦孔上；所述伽马射线组件包括伽马射线源和准直装置，所述伽马射线源设在所述准直装置的一端，所述准直装置的另一端穿过所述聚焦孔，使得从所述准直装置射出的伽马射线重合于所述聚焦装置的球心。
2.根据权利要求1所述的伽马射线束聚焦加工设备，其特征在于，所述基座上设有导轨组件，所述聚焦装置的球冠开口和所述导轨组件相对设置，所述导轨组件包括相互垂直设置的第一导轨和第二导轨，所述第一导轨固设于所述基座，所述第二导轨的两端通过第一滑块活动地配合连接于所述第一导轨，所述第二导轨上活动地配合连接有第二滑块，所述第二滑块上设有工件夹持器。
3.根据权利要求2所述的伽马射线束聚焦加工设备，其特征在于，所述导轨组件上设有机械臂，所述机械臂的一端固定连接于所述第二滑块，所述机械臂的另一端设有所述工件夹持器。
4.根据权利要求3所述的伽马射线束聚焦加工设备，其特征在于，所述机械臂包括通过关节机构相连接的第一臂、第二臂和第三臂，多个所述关节机构的轴线相互平行，所述第一臂上设有所述工件夹持器，所述第三臂固定连接于所述第二滑块。
5.根据权利要求1所述的伽马射线束聚焦加工设备，其特征在于，还包括防辐射壳体，所述基座、聚焦装置和多个伽马射线组件均设于所述防辐射壳体内。
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