CN109256233B - 一种用于中子散射谱仪的导管切换装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于中子散射谱仪的导管切换装置，包括支架、同心轴组件及中子导管段，同心轴组件安装于支架，同心轴组件包括若干空心轴，每一空心轴固定有若干中子导管段，每一空心轴上的中子导管段的类型不同，若干空心轴能够相对支架转动，使每一空心轴上的若干中子导管段相对支架旋转组合形成不同功能的中子导管。通过四段不同类型中子导管段的组合，针对不同实验样品测量时对中子束流强度和分辨的需求，优化配置中子导管段组合，使得单独一台中子散射谱仪具备可调整中子强度和分辨率的不同工作模式，解决同一台中子散射谱仪难以兼顾中子强度和分辨的难题。

Description

一种用于中子散射谱仪的导管切换装置

技术领域

本发明涉及中子应力测量技术领域，尤其是涉及一种用于中子散射谱仪的导管切换装置。

背景技术

中子谱仪由靶站、中子导管、样品台、探测器等组成。从靶站出来的中子经中子导管输运到达样品台，中子经过样品后散射被探测器探测到，从而用来分析样品的应力、结构等特点。由于待测样品形状，材质等特性及检测技术指标要求的不同，需要切换调整不同导管组合，产生不同特性的中子束流。

现有的中子散射谱仪只能产生一种中子束流，无法实现调整中子强度和分辨率的不同工作模式。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种能够调整中子强度和分辨率，实现不同工作模式的用于中子散射谱仪的导管切换装置。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种用于中子散射谱仪的导管切换装置，包括支架、同心轴组件及中子导管段，所述同心轴组件安装于所述支架，所述同心轴组件包括若干空心轴，每一所述空心轴固定有若干中子导管段，每一所述空心轴上的中子导管段的类型不同，若干所述空心轴能够相对所述支架转动，使每一所述空心轴上的若干中子导管段相对所述支架旋转组合形成不同功能的中子导管。

进一步地，若干所述空心轴包括内侧轴及外侧轴，所述外侧轴套设于所述内侧轴并且所述外侧轴的长度小于所述内侧轴，所述内侧轴及所述外侧轴外表面分别固定有若干类型不同的中子导管段。

进一步地，所述类型不同的中子导管段对称布置，每一中子导管段至所述空心轴的旋转轴的距离相等。

进一步地，所述同心轴组件还包括支撑轴，所述支撑轴固定安装于所述支架，所述内侧轴套设于所述支撑轴并能相对所述支撑轴转动。

进一步地，所述同心轴组件还包括轴承，所述支撑轴与所述内侧轴之间设置有所述轴承，所述外侧轴与所述内侧轴之间设置有所述轴承。

进一步地，所述内侧轴的数量为二、所述外侧轴的数量为二，两所述内侧轴及两所述外侧轴对称设置于所述支撑轴上。

进一步地，所述外侧轴包括外侧轴齿轮，所述用于中子散射谱仪的导管切换装置还包括驱动结构，所述驱动结构包括第一驱动结构，所述第一驱动结构包括驱动件及传动齿轮，所述驱动件固定于所述支架，所述传动齿轮固定于所述驱动件并与所述外侧轴齿轮啮合，所述驱动件带动所述外侧轴相对所述支架转动。

进一步地，所述内侧轴包括内侧轴齿轮，所述用于中子散射谱仪的导管切换装置还包括驱动结构，所述驱动结构包括第二驱动结构，所述第二驱动结构包括驱动件及传动齿轮，所述驱动件固定于所述支架，所述传动齿轮固定于所述驱动件并与所述内侧轴齿轮啮合，所述驱动件带动所述内侧轴相对所述支架转动。

进一步地，所述中子导管段为等截面直导管、竖向准直、横向准直、锥形聚焦、椭圆聚焦中的任意一种。

进一步地，每一所述空心轴上固定有四中子导管段，四所述中子导管段沿圆周方向间隔90度设置。

相比现有技术，本发明用于中子散射谱仪的导管切换装置具有以下优点：

1)通过四段不同类型中子导管段的组合，针对不同实验样品测量时对中子束流强度和分辨的需求，优化配置中子导管段组合，使得单独一台中子散射谱仪具备可调整中子强度和分辨率的不同工作模式，解决同一台中子散射谱仪难以兼顾中子强度和分辨的难题。

2)配置锥形聚焦导管和椭圆聚焦导管，提高中子束流强度，实现高强度实验的测量。

3)配置多通道水平和垂直锥形聚焦导管，以及多通道水平和垂直椭圆形聚焦导管，进一步提高样品中心位置处的中子束流强度，同时使得中子束流分布更加均匀。

4)配置等截面准直导管和水平垂直多通道准直导管，传输中子的同时，提高中子束流的平行度，实现高分辨实验的测量。

5)调整装置结构紧凑实用，在整体有限的空间内布置四组导管组合段，每段安装4根不同规格的中子导管段，可灵活实现多种中子导管组合，满足不同的中子束线特性要求。

6)在每段安装独立的转角位移传感器，用于检测同心轴的转角，有效保证4段中子导管段对中特性和直线度。

7)采用对称同心轴设计，避免了在每段中子导管组合段中间增加支撑结构，从而可以将每段中子导管的间距做到最小，有效减少中子束流通过空气时的衰减程度。

8)导管真空壳外部沿中子束流方向安装特定材质屏蔽块降低背底作用。

9)为保证中子导管真空度，配置柔性真空管路，实现中子导管的自由转动。

10)系统集机电和PLC控制技术为一体，通过软硬件搭配实现远程智能控制，一键实现不同工作模式的快速切换和精确定位。

11)针对强辐射工作环境，采用相应抗电磁干扰控制技术，保证系统的高精度稳定运行。针对电磁干扰产生、传播及耦合的机理，采用相应电磁干扰控制技术来提高系统的电磁兼容性水平。

附图说明

图1为本发明用于中子散射谱仪的导管切换装置的一立体图；

图2为图1的用于中子散射谱仪的导管切换装置A处的放大图；

图3为图1的用于中子散射谱仪的导管切换装置的内部结构示意图；

图4为图3的用于中子散射谱仪的导管切换装置B处的放大图；

图5为图1的用于中子散射谱仪的导管切换装置的同心轴的剖视图。

图中：100、用于中子散射谱仪的导管切换装置；10、支架；20、同心轴组件；21、支撑轴；22、内侧轴；220、内侧轴齿轮；23、外侧轴；230、外侧轴齿轮；24、轴承；30、中子导管段；40、中子导管；50、驱动结构；51、第一驱动结构；52、第二驱动结构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图5，本发明一种用于中子散射谱仪的导管切换装置100包括两支架10、同心轴组件20、若干中子导管段30及驱动结构50。

同心轴组件20包括若干空心轴、支撑轴21、轴承24。在本实施例中，若干空心轴为两内侧轴22及两外侧轴23。支撑轴21两端分别固定于两支架10。两内侧轴22套设于支撑轴21，每一内侧轴22与支撑轴21之间设有一轴承24。两内侧轴22能够相对支撑轴21转动。每一内侧轴22的端部设有内侧轴齿轮220。两外侧轴23分别套设于两内侧轴22。每一外侧轴23与内侧轴22之间设有轴承24。两外侧轴23能够相对内侧轴22转动。每一外侧轴23端部设有外侧轴齿轮230。外侧轴23的长度小于内侧轴22的长度，使内侧轴22从外侧轴23内伸出，使同心轴组件20形成四段式结构。

中子导管段30包括不同类型，例如等截面直导管、竖向准直、横向准直、锥形聚焦、椭圆聚焦。

驱动结构50包括第一驱动结构51、第二驱动结构52。第一驱动结构51包括驱动件及传动齿轮。传动齿轮固定于驱动件。在本实施例中，驱动件为电机。

组装用于中子散射谱仪的导管切换装置100时，支撑轴21固定于两支架10，每一支架10上固定安装一第一驱动结构51及一第二驱动结构52。第一驱动结构51的传动齿轮与外侧轴齿轮230啮合。第二驱动结构52的传动齿轮与内侧轴齿轮220啮合。每一外侧轴23及每一内侧轴22的外壁上固定有若干中子导管段30，每一中子导管段30至支撑轴21的轴心距离相等。在本实施例中，每一外侧轴23及每一内侧轴22上固定有四中子导管段30，四中子导管段30沿圆周方向间隔90度设置。

使用用于中子散射谱仪的导管切换装置100时，第一驱动结构51带动外侧轴23转动，使外侧轴23上的中子导管段30随之转动，第二驱动结构52带动内侧轴22转动，使内侧轴22上的中子导管段30随之转动。按照使用需求，通过四段不同类型中子导管段30的组合，针对不同实验样品测量的对中子束流强度和分辨的需求，优化配置中子导管段30组合，使得单独一台中子散射谱仪具备可调整中子强度和分辨率的不同工作模式。带横向准直与竖向准直功能的锥形聚焦中子导管适用于对中子束有聚焦和准直要求的实验；锥形聚焦中子导管适用于对中子束强度有要求但对中子准直特性要求不高的实验；带横向准直与竖向准直功能的等截面直中子导管合适用于对中子准直特性要求较高，对中子束流强度要求一般的实验。以上三种实施例只是实际使用中的可能组合方式，实际使用中需要根据实验需求灵活搭配中子导管40。

本发明的优点和积极效果是：

1)本发明的一种用于中子散射谱仪的导管切换装置100，结构紧凑实用，在整体有限的空间内布置四组导管组合段，每段安装4根不同规格的中子导管段30，可灵活实现多种中子导管40组合，满足不同的中子束线特性要求。

2)本发明采用对称同心轴设计，避免了在每段中子导管组合段中间增加支撑结构，从而可以将每段中子导管的间距做到最小，有效减少中子束流通过空气时的衰减程度。

3)本发明配置多通道水平和垂直锥形聚焦导管，以及多通道水平和垂直椭圆形聚焦导管，进一步提高样品中心位置处的中子束流强度，同时使得中子束流分布更加均匀。

4)本发明配置等截面准直导管和水平垂直多通道准直导管，传输中子的同时，提高中子束流的平行度，实现高分辨实验的测量。

5)采用对称同心轴设计，避免了在每段中子导管组合段中间增加支撑结构，从而可以将每段中子导管的间距做到最小，有效减少中子束流通过空气时的衰减程度。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于中子散射谱仪的导管切换装置，包括支架、同心轴组件及中子导管段，其特征在于：所述同心轴组件安装于所述支架，所述同心轴组件包括若干空心轴，每一所述空心轴固定有若干中子导管段，每一所述空心轴上的中子导管段的类型不同，若干所述空心轴能够相对所述支架转动，使每一所述空心轴上的若干中子导管段相对所述支架旋转组合形成不同功能的中子导管。

2.根据权利要求1所述的用于中子散射谱仪的导管切换装置，其特征在于：若干所述空心轴包括内侧轴及外侧轴，所述外侧轴套设于所述内侧轴并且所述外侧轴的长度小于所述内侧轴，所述内侧轴及所述外侧轴外表面分别固定有若干类型不同的中子导管段。

3.根据权利要求2所述的用于中子散射谱仪的导管切换装置，其特征在于：所述类型不同的中子导管段对称布置，每一中子导管段至所述空心轴的旋转轴的距离相等。

4.根据权利要求2所述的用于中子散射谱仪的导管切换装置，其特征在于：所述同心轴组件还包括支撑轴，所述支撑轴固定安装于所述支架，所述内侧轴套设于所述支撑轴并能相对所述支撑轴转动。

5.根据权利要求4所述的用于中子散射谱仪的导管切换装置，其特征在于：所述同心轴组件还包括轴承，所述支撑轴与所述内侧轴之间设置有所述轴承，所述外侧轴与所述内侧轴之间设置有所述轴承。

6.根据权利要求4所述的用于中子散射谱仪的导管切换装置，其特征在于：所述内侧轴的数量为二、所述外侧轴的数量为二，两所述内侧轴及两所述外侧轴对称设置于所述支撑轴上。

7.根据权利要求2所述的用于中子散射谱仪的导管切换装置，其特征在于：所述外侧轴包括外侧轴齿轮，所述用于中子散射谱仪的导管切换装置还包括驱动结构，所述驱动结构包括第一驱动结构，所述第一驱动结构包括驱动件及传动齿轮，所述驱动件固定于所述支架，所述传动齿轮固定于所述驱动件并与所述外侧轴齿轮啮合，所述驱动件带动所述外侧轴相对所述支架转动。

8.根据权利要求2所述的用于中子散射谱仪的导管切换装置，其特征在于：所述内侧轴包括内侧轴齿轮，所述用于中子散射谱仪的导管切换装置还包括驱动结构，所述驱动结构包括第二驱动结构，所述第二驱动结构包括驱动件及传动齿轮，所述驱动件固定于所述支架，所述传动齿轮固定于所述驱动件并与所述内侧轴齿轮啮合，所述驱动件带动所述内侧轴相对所述支架转动。

9.根据权利要求1所述的用于中子散射谱仪的导管切换装置，其特征在于：所述中子导管段为等截面直导管、竖向准直、横向准直、锥形聚焦、椭圆聚焦中的任意一种。

10.根据权利要求1所述的用于中子散射谱仪的导管切换装置，其特征在于：每一所述空心轴上固定有四中子导管段，四所述中子导管段沿圆周方向间隔90度设置。

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