CN108414550A - 一种气炮加载实验双靶室装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气炮加载实验双靶室装置，包括发射管、法兰、测量腔室、连接管和回收靶室；发射管的末端通过密封螺母连接第一法兰；测量腔室的一个底面与第二法兰固定连接，第二法兰与第一法兰通过螺栓固定连接；测量腔室的另一个底面上设有与连接管相连的管道接口；测量腔室的侧面开设有用于观察腔内环境的观测窗口；回收靶室的侧面设有与连接管相连的管道接口，回收靶室的顶部设有可拆卸的靶室封盖，靶室封盖上设有至少一个真空管接口。本发明相比传统的靶室装置，按照其功能分为测量腔室和回收靶室，两者相互独立又相互联系，在各自的室里面安装各自所需的附加部件，使实验操作更加明确和简便。

Description

一种气炮加载实验双靶室装置
技术领域
本发明属于冲击动力学技术领域，特别涉及一种气炮加载实验双靶室装置。
背景技术
在超高应变率加载下，动态事件是非常短暂的，它们的持续时间仅有几百纳秒或者飞秒，从而对X射线衍射和成像的时间分辨测量提出了挑战。随着第三代同步辐射光源和新兴的X射线自由电子激光的出现，为克服这类问题提供了条件。
材料的动态响应取决于加载速率和微观结构，并且在空间和时间上都是多尺度的。传统的X射线成像的空间分辨率大约为1μm，它适合解决中尺度结构。X射线衍射能够展现出晶格(例如晶体结构、晶格应变、缺陷密度)和晶粒取向，从而成为成像的补充，也是多尺度测量的基石。因此，进行同步动态衍射和成像测量是非常有必要的。
目前，进行该测量的方法如图1所示，将样品放置在靶室的中心位置，样品两侧开有观测窗口，衍射角为2θ，X射线打到样品上后反射出来被探测器接收。为了使同步动态衍射和成像测量取得好的效果，可以增大衍射角2θ和减小样品到探测器的距离L。增大观测窗口的宽度，可以有效的增大衍射角，但同时样品到探测器的距离也会随之增大。理想的方案是这两个参量同时增加，现有的方法是减小样品到窗口的垂直距离(即减小靶室直径)，该情况下为了能够达到安全减压的目的，靶室体积不变，就得增长靶室的长度，然而靶室的长度过长会占据大部分空间，使用不方便，运输也比较麻烦。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种包括测量腔室和回收靶室，两者相互独立又相互联系，使实验操作更加明确和简便，结构简单的气炮加载实验双靶室装置，
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种气炮加载实验双靶室装置，包括发射管、法兰、测量腔室、连接管和回收靶室；
所述发射管的末端通过密封螺母连接第一法兰；
所述测量腔室为圆柱形结构，测量腔室的一个底面与第二法兰固定连接，第二法兰与第一法兰上分别对应地设有多个导线孔和螺栓孔，所述导线孔用于供测量腔室与外部设备相连的光纤和导线通过，螺栓孔用于通过螺栓固定连接第一法兰和第二法兰；
测量腔室的另一个底面上设有与连接管相连的管道接口；
测量腔室的侧面上靠近两个底面处分别设有一观测窗口，两个观测窗口对称设置，观测窗口外侧设有观测窗口盖板，观测窗口盖板的边缘通过螺栓固定在测量腔室的外壁上；
所述回收靶室为圆柱形结构，回收靶室的侧面设有与连接管相连的管道接口，回收靶室的顶部设有可拆卸的靶室封盖，靶室封盖上设有至少一个真空管接口；所述真空管接口与外部真空泵连接，用于抽出整个系统的中的空气。
进一步地，所述回收靶室的管道接口与连接管之间设有连接管转接件，连接管转接件套接在连接管外围，连接管与连接管转接件之间设有连接管密封件。
进一步地，所述连接管转接件与连接管密封件之间设有O型密封圈与密封铜环。
进一步地，所述观测窗口盖板与观测窗口之间设有一层透明板，所述透明板采用PC材料制成。
进一步地，所述第一法兰和第二法兰之间设有O型密封圈。
一种气炮加载实验双靶室装置，包括发射管、法兰、测量腔室、连接管和回收靶室；
所述发射管的末端通过密封螺母连接第一法兰；
所述测量腔室为圆柱形结构，测量腔室的一个底面与第二法兰固定连接，第二法兰与第一法兰上分别对应地设有多个导线孔和螺栓孔，所述导线孔用于供测量腔室与外部设备相连的光纤和导线通过，螺栓孔用于通过螺栓固定连接第一法兰和第二法兰；
测量腔室的另一个底面上设有与连接管相连的管道接口；
测量腔室采用能够透射X射线的材料制成；
所述回收靶室为圆柱形结构，回收靶室的侧面设有与连接管相连的管道接口，回收靶室的顶部设有可拆卸的靶室封盖，靶室封盖上设有至少一个真空管接口；所述真空管接口与外部真空泵连接，用于抽出整个系统的中的空气。
本发明的有益效果是：
1、运用本发明所述的气炮加载实验双靶室装置，相比传统的靶室装置，按照其功能分为测量腔室和回收靶室，两者相互独立又相互联系，在各自的室里面安装各自所需的附加部件，使实验操作更加明确和简便。结构简单，两个部件可以同时加工，缩短了加工周期，也减轻了单个部件的重量，相比较于一个大的靶室，两个小靶室更加便于运输。
2、运用本发明所述的气炮加载实验双靶室装置，相比传统靶室两侧的观测窗口，所述测量室内部样品到两侧的观测窗的距离减小，减小了样品与探测器之间的距离，增大了衍射角2θ，为高应变率加载下的时间分辨测量提供了条件。
附图说明
图1为本发明所涉及的测量方法的原理示意图；
图2为实施例1的气炮加载实验双靶室装置结构示意图；
图3为实施例1测量腔室的结构示意图；
图4为实施例2的气炮加载实验双靶室装置结构示意图；
附图标记说明：1-发射管，2-密封螺母，3-第一法兰，4-第二法兰，5-测量腔室，6-连接管，7-连接管密封件，8-连接管转接件，9-回收靶室，10-靶室封盖，11-真空管接口，12-导线孔，13-螺栓孔，14-观测窗口，15-观测窗口盖板，16-螺栓，17-底座。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
如图2和图3所示，一种气炮加载实验双靶室装置，包括发射管1、法兰、测量腔室5、连接管6和回收靶室9；
所述发射管1的末端通过密封螺母2连接第一法兰3；
所述测量腔室5为圆柱形结构，测量腔室5的一个底面与第二法兰4固定连接，第二法兰4与第一法兰3上分别对应地设有多个导线孔12和螺栓孔13，所述导线孔12用于供测量腔室5与外部设备相连的光纤和导线通过，螺栓孔13用于通过螺栓固定连接第一法兰3和第二法兰4；
测量腔室5的另一个底面上设有与连接管6相连的管道接口；
测量腔室5的侧面上靠近两个底面处分别设有一观测窗口14，两个观测窗口14对称设置，如图3所示(图3中左边的观测窗口部分只画了观测窗口盖板15示意观测窗口的位置，未具体画出观测窗口14和螺栓16，其结构与右侧的观测窗口相对称)，观测窗口14外侧设有观测窗口盖板15，观测窗口盖板15的边缘通过螺栓16固定在测量腔室5的外壁上；本实施例的测量腔室可以采用目前常用的钢板焊接制成的腔室，只需要在两端分别开设一个用于X射线入射和反射的观测窗口即可，操作简单；
所述测量腔室5的远远体积小于传统靶室；在其侧面开设有观测窗口14以便探测器的测量和相机的拍摄，根据设计需要，可以在测量腔室5的侧面对称的设置两个观测窗口，两窗口垂直距离约为55cm(传统一级轻气炮靶室该距离在350mm以上)，该距离的值远小于传统靶室所对应的值，如此能够减小样品与探测器的距离，同时增大衍射角2θ。
所述回收靶室9为圆柱形结构，回收靶室9放置在底座17上，回收靶室9的侧面设有与连接管6相连的管道接口，回收靶室9的顶部设有可拆卸的靶室封盖10，靶室封盖10上设有至少一个真空管接口11；所述真空管接口11与外部真空泵连接，用于抽出整个系统的中的空气。所述回收靶室9主要用来减弱弹后剩余气体压力的冲击以及回收实验样品；相比于传统靶室，其没有各种观测孔。
进一步地，所述回收靶室9的管道接口与连接管6之间设有连接管转接件8，连接管转接件8套接在连接管6外围，连接管6与连接管转接件8之间设有连接管密封件7。
进一步地，所述连接管转接件8与连接管密封件7之间设有O型密封圈与密封铜环，构成动密封。在正常使用的情况下，子弹射出时产生后坐力，所述发射管1会有略微的轴向运动，采用动密封这种结构可以有效的保证整个系统的密封性能，能够保证两个连接件的同心度，保证了实验结果的精确性。
进一步地，所述观测窗口盖板15与观测窗口14之间设有一层透明板，所述透明板采用PC材料制成，该材料耐冲击性能好，折射率高，加工性能好。
进一步地，所述第一法兰3和第二法兰4之间设有O型密封圈。
运用本发明所述的气炮加载实验双靶室装置，相比传统的气炮靶室，样品到观测窗口的距离减小了数倍，使得衍射角2θ增大，为高应变率加载下的时间分辨测量提供了条件，同时将将一个大的靶室一分为二(观测腔室5和回收靶室9)，结构简单，两个部件可以同时加工，缩短了加工周期，也减轻了单个部件的重量，相比较于一个大的靶室，两个小靶室更加便于运输。
实施例2
如图4所示，一种气炮加载实验双靶室装置，其特征在于，包括发射管1、法兰、测量腔室5、连接管6和回收靶室9；
所述发射管1的末端通过密封螺母2连接第一法兰3；
所述测量腔室5为圆柱形结构，测量腔室5的一个底面与第二法兰4固定连接，第二法兰4与第一法兰3上分别对应地设有多个导线孔12和螺栓孔13，所述导线孔12用于供测量腔室5与外部设备相连的光纤和导线通过，螺栓孔13用于通过螺栓固定连接第一法兰3和第二法兰4；
测量腔室5的另一个底面上设有与连接管6相连的管道接口；
测量腔室5采用能够透射X射线的材料制成；本实施例与实施例1的区别在于采用透明材料制成，透明材料可以直接透射X射线，因此无需在测量腔室上开设观测窗口，能够加强腔室的密封性能，腔室结构也更加简单；
所述回收靶室9为圆柱形结构，回收靶室9的侧面设有与连接管6相连的管道接口，回收靶室9的顶部设有可拆卸的靶室封盖10，靶室封盖10上设有至少一个真空管接口11；所述真空管接口11与外部真空泵连接，用于抽出整个系统的中的空气。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种气炮加载实验双靶室装置，其特征在于，包括发射管(1)、法兰、测量腔室(5)、连接管(6)和回收靶室(9)；
所述发射管(1)的末端通过密封螺母(2)连接第一法兰(3)；
所述测量腔室(5)为圆柱形结构，测量腔室(5)的一个底面与第二法兰(4)固定连接，第二法兰(4)与第一法兰(3)上分别对应地设有多个导线孔(12)和螺栓孔(13)，所述导线孔(12)用于供测量腔室(5)与外部设备相连的光纤和导线通过，螺栓孔(13)用于通过螺栓固定连接第一法兰(3)和第二法兰(4)；
测量腔室(5)的另一个底面上设有与连接管(6)相连的管道接口；
测量腔室(5)的侧面上靠近两个底面处分别设有一观测窗口(14)，两个观测窗口(14)对称设置，观测窗口(14)外侧设有观测窗口盖板(15)，观测窗口盖板(15)的边缘通过螺栓(16)固定在测量腔室(5)的外壁上；
所述回收靶室(9)为圆柱形结构，回收靶室(9)的侧面设有与连接管(6)相连的管道接口，回收靶室(9)的顶部设有可拆卸的靶室封盖(10)，靶室封盖(10)上设有至少一个真空管接口(11)；所述真空管接口(11)与外部真空泵连接，用于抽出整个系统的中的空气。
2.根据权利要求1所述的一种气炮加载实验双靶室装置，其特征在于，所述回收靶室(9)的管道接口与连接管(6)之间设有连接管转接件(8)，连接管转接件(8)套接在连接管(6)外围，连接管(6)与连接管转接件(8)之间设有连接管密封件(7)。
3.根据权利要求2所述的一种气炮加载实验双靶室装置，其特征在于，所述连接管转接件(8)与连接管密封件(7)之间设有O型密封圈与密封铜环。
4.根据权利要求1所述的一种气炮加载实验双靶室装置，其特征在于，所述观测窗口盖板(15)与观测窗口(14)之间设有一层透明板，所述透明板采用PC材料制成。
5.根据权利要求1所述的一种气炮加载实验双靶室装置，其特征在于，所述第一法兰(3)和第二法兰(4)之间设有O型密封圈。
6.一种气炮加载实验双靶室装置，其特征在于，包括发射管(1)、法兰、测量腔室(5)、连接管(6)和回收靶室(9)；
所述发射管(1)的末端通过密封螺母(2)连接第一法兰(3)；
所述测量腔室(5)为圆柱形结构，测量腔室(5)的一个底面与第二法兰(4)固定连接，第二法兰(4)与第一法兰(3)上分别对应地设有多个导线孔(12)和螺栓孔(13)，所述导线孔(12)用于供测量腔室(5)与外部设备相连的光纤和导线通过，螺栓孔(13)用于通过螺栓固定连接第一法兰(3)和第二法兰(4)；
测量腔室(5)的另一个底面上设有与连接管(6)相连的管道接口；
测量腔室(5)采用能够透射X射线的材料制成；
所述回收靶室(9)为圆柱形结构，回收靶室(9)的侧面设有与连接管(6)相连的管道接口，回收靶室(9)的顶部设有可拆卸的靶室封盖(10)，靶室封盖(10)上设有至少一个真空管接口(11)；所述真空管接口(11)与外部真空泵连接，用于抽出整个系统的中的空气。
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