CN110838381A - 一种具有多级准直调节机构的中子导管系统及其准直方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及中子散射谱仪技术领域，尤其涉及一种具有多级准直调节机构的中子导管系统及其准直方法；所述的中子导管系统包括中子导管、两组框型调节机构和两组底部调节机构，中子导管包括金属壳体、安装在金属壳体内部的超镜玻璃，以及设置在金属壳体上的金属壳体调节组件；本发明中的底部调节机构，框型调节机构和金属壳体调节组件均是采用螺钉直接进行调节，简单，高效且易于操作，每一级调节机构均设有靶标座，一旦导管发生精度损失可以方便快捷的检测到精度损失的位置造成的原因，并且通过调节六点定位调节机构可以对超镜玻璃和金属壳体调节组件之间的相对位置关系进行调节，也可以对超镜玻璃在空间中的位置直接进行调节。

Description

一种具有多级准直调节机构的中子导管系统及其准直方法

技术领域

本发明涉及中子散射谱仪技术领域，尤其涉及一种通过多级调节机构将超镜玻璃准直安装到预定位置上从而实现对中子导管的高精度准直安装的具有多级准直调节机构的中子导管系统及其准直方法。

背景技术

中子谱仪主要是利用中子作为探测手段，用来研究各类物质的微观结构和性质。目前世界各国建造的谱仪可以分为两类，一类称为中子散裂源谱仪；另一类称为中子反应堆谱仪。而很多谱仪中的中子束是通过中子导管传输到谱仪大厅中，进而传输到样品上。中子导管能够有效的减小束流损失，保障中子通量。另外椭圆聚焦导管，聚焦直导管等光学设备能够对不同的波长的中子起到聚焦作用。

因此，中子导管是谱仪不可或缺的一个关键部件。对于中子散裂源谱仪。如美国的中子散裂源（SNS），英国的中子散裂源（ISIS）和日本的中子散裂源（J-PACK）等建设完成的每条束线，几乎都包括有中子导管这个关键设备。而对于反应堆谱仪，为了减少传输过程中中子通量的损失，往往也建造有中子导管这个设备。作为中子谱仪的关键部件，中子导管的安装精度要求比较高，需要达到0.05mm。

中子导管一般建设在混凝土基台或者大厅地面上，安装基准精度都比较低。为了达到较高的准直精度要求，就需要设置专门的调节机构，通过调节机构的调节，逐步实现最终的高精度准直安装，目前技术会存在一些针对中子导管进行准直调节的调节机构，但是调节机构的结构，以及调节的目的和原理都存在不同，例如，本申请人在中国专利号为201710577128 .8的发明专利中，公开了一种中子插入件系统及其准直安装方法，尤指一种对中子插入件准直安装进入屏蔽墙内时要实现安装快捷方便且要便于维护的方法，该技术方案主要是利用内部调节机构和外部调节机构通过采用激光跟踪仪和测量臂等准直安装仪器的协助测量得到靶标座实际值和理论值偏差关系可以得到靶标座的实际值和理论值的偏差关系从而实现中子插入件的准直安装。另外，本申请人在中国专利号为201910439678 .2的发明专利中，又公开了一种可实现快捷安装远程调节的中子插入件系统，尤其指一种能够方便快捷安装、实现远程准直调节的中子插入件系统，该技术方案主要是利用安装在屏蔽筒中的内部调节机构和安装在屏蔽筒外的外部安装工装共同作用调节，尤其是通过内部调节机构中的蜗轮蜗杆远程调节机构，该机构的调节端均位于外部，能够在外部实现对整个中子插入件系统的远程调节，更具体的是，中子插入件在内部调节机构中时，就可以直接对中子插入件的位置进行远程在线准直调节。另外，中国专利号为201810345548 .8的发明专利也公开了一种可调节的新型中子导管，该技术方案通过两个导管支撑调节组件进行支撑，可通过旋转调节左侧粗调螺栓、右侧粗调螺栓来驱动底部调整板左右移动，进而实现中子导管左右位置的粗调节；也可通过同步旋转调节左侧上端螺母、左侧下端螺母以及同步旋转调节右侧上端螺母、右侧下端螺母来调节顶部调整板的上下位置，进而实现中子导管竖向位置的粗调节。对于导管调节固定框而言，中子导管通过下端调节螺丝、左端调

节螺丝、右端调节螺丝以及上端调节螺丝来进行卡持固定；在此过程中，可通过旋转调节下端调节螺丝、左端调节螺丝、右端调节螺丝以及上端调节螺丝来调整中子导管的位置，进而实现微调。

从上述三个技术方案来看，虽然都是对中子导管进行准直调节，但是所采用的调节机构在结构和原理上都存在明显的区别，现在本申请要提供另外一种对中子导管进行准直调节的技术方案，主要体现在，前三者的技术方案中没有通过直接对超镜玻璃进行准直安装，本技术方案中，中子导管准直安装的核心目的是将超镜玻璃准直安装到预定的位置上，而超镜玻璃是安装在真空密封壳体中的，这就需要通过标定将玻璃的位置引出到外面的真空壳体上，通过对真空壳体的准直调节间接实现对超镜玻璃的最终准直安装，也可以理解为直接对超镜玻璃的位置进行准直安装。

发明内容

为了保证中子管道的真空壳体内的超镜玻璃位于最终既定的位置上，本发明旨在提供一种新的准直调节方法，尤指一种可实现对超镜玻璃进行六维调节的具有多级准直调节机构的中子导管系统及其准直方法。

本发明采用的技术方案是：一种具有多级准直调节机构的中子导管系统，所述的中子导管系统包括中子导管、两组框型调节机构和两组底部调节机构，其中两组框型调节机构分别设置于中子导管的两端，而两组底部调节机构则分别设置于框型调节机构的底部。

所述的中子导管包括金属壳体、安装在金属壳体内部的超镜玻璃，以及设置在金属壳体上的金属壳体调节组件；中子导管中部设置有束流挡块；所述的金属壳体为通管状，两端口处分别安装有束窗法兰，通过密封圈与金属壳体实现真空密封；所述的金属壳体调节组件有两组，分别设置在金属壳体的两端，每组金属壳体调节组件分别包括调节位密封螺钉，测量位密封螺钉，内部调节螺钉，壳体靶标座，其中内部调节螺钉安装在金属壳体内部，调节位密封螺钉安装的位置与内部调节螺钉相对应，调节位密封螺钉和内部调节螺钉之间保留有至少2mm的间隙，保证内部调节螺钉的调节运动量，调节位密封螺钉贯穿金属壳体的内外安装；测量位密封螺钉也是贯穿金属壳体的内外安装。

所述的框型调节机构包括一个U型框和顶板，两者固定安装后整体构成一个闭环状的框型，两组框型调节机构分别安装在中子导管两端，U型框和顶板上均设置有外部调节螺钉，用以调节金属壳体的空间位置，在U型框的前端和后端均安装有束线方向调节块位，束线方向调节块通过螺钉固定在中子导管的金属壳体上，两个束线方向调节块上沿着束线方向均设置有调节块调节螺钉，两个调节块调节螺钉分别贯穿束线方向调节块直抵U型框侧板的前端面和后端面。

所述的底部调节机构包括自下往上安装的底板、水平调节板和高程调节板，其中底板形状为矩形板固定安装在基台上，水平调节板安装在底板上，水平调节板的四个侧面设置有水平固定块，水平固定块在水平方向上设置有水平调节螺柱，水平调节螺柱贯穿水平固定块后一端底部直抵水平调节板，另外一端延伸在水平固定块外部，通过旋转水平调节螺柱，在螺纹副的作用下对水平移动板在水平方向上的位置进行调节，水平调节板的中部的竖直方向上设置有锁紧水平移动板的固定螺钉；所述的高程调节板通过四个分别竖直贯穿四个角部的高程调节螺柱安装在水平调节板的上方，高程调节螺柱的一端固定在水平调节板上，另外一端贯穿高程调节板后延伸在外，高程调节板通过螺母固定在高程调节螺柱上，然后通过调节高程调节螺柱上的螺母可以调节高程调节板在空间中的位置。高程调节板的上表面通过螺钉固定有支架靶标座。

所述每组金属壳体调节组件中的调节位密封螺钉与内部调节螺钉均为六个，其中金属壳体的顶部和底部各有一个，左右两个侧面各两个，六个调节位密封螺钉以及六个位置相对应的内部调节螺钉构成六点定位调节机构。

所述的调节位密封螺钉和测量位密封螺钉在螺头的底面开有密封槽，通过密封圈与金属壳体之间实现真空密封。

所述每组金属壳体调节组件中的壳体靶标座至少有三个或三个以上，设置在中子导管的金属壳体的顶面和左右侧面中的某个侧面。

所述的超镜玻璃是由四块内表面设置有超镜涂层的玻璃基片通过拼接组成矩形结构的玻璃框体，安装在金属壳体的内部，玻璃框体中上下左右四个面分别与金属壳体内部的上下左右四个相对应面之间有2mm的间隙，玻璃框体的外表面上通过粘结剂固定粘贴有玻璃上靶标座。

所述每组金属壳体调节组件中的测量位密封螺钉有三个或三个以上，设置在金属壳体的顶面和左右侧面中的某个侧面.

所述的玻璃上靶标座的数量与测量位密封螺钉的数量相同，并且位置分别一一对应。

所述的外部调节螺钉包括顶部调节螺钉、底部调节螺钉、左侧调节螺钉和右侧调节螺钉，顶部调节螺钉贯穿顶板后，螺钉底部直抵金属壳体的上表面；底部调节螺钉贯穿底板后，螺钉头部顶住金属壳体的下表面；左侧调节螺钉贯穿U型框的左侧板后，螺钉底部直抵金属壳体的左侧面；右侧调节螺钉贯穿U型框的右侧板后，螺钉底部直抵金属壳体的右侧面。

所述的水平固定块有八个，水平调节板的每个侧面有两个，每个侧面上的水平固定块呈轴对称设计，用于固定限位水平调节板，水平固定块通过竖直方向上的螺钉固定安装在底板上。

一种具有多级准直调节机构的中子导管系统的准直方法， 其特征在于：所述的准直方法的核心目的是把超镜玻璃准直安装到正确的位置上，其基本准直和安装方法包括以下步骤：

第一：标定；所谓标定就是建立目标部件和靶标座在三维空间中的相对位置关系，通过对靶标座的调节实现对目标部件位置的调节；分别对超镜玻璃和金属壳体进行标定。

首先，对超镜玻璃进行标定：将超镜玻璃放置到光学平台上，使用测量臂测量超镜玻璃的前后端面和前后端的内侧面，然后测量玻璃上靶标座，建立超镜玻璃内尺寸和玻璃上靶标座的空间位置关系，由于超镜玻璃的内表面加工拼接精度高，而且内表面在空间中的理论位置是已知的，从而得到玻璃上靶标座在空间中的理论位置坐标。

其次，对金属壳体进行标定：将超镜玻璃安装到设置有金属壳体调节组件的金属壳体内部中，做到基本同轴，使用内部调节螺钉固定超镜玻璃，使超镜玻璃和金属壳体形成一个没有相对运动的整体，将装有超镜玻璃的金属壳体放置到光学平台上，打开测量位密封螺钉使用测量臂测量壳体靶标座和玻璃上靶标座，建立靶标座之间的理论位置关系，并且得到壳体靶标座在空间上的理论位置坐标。

然后，由于底部调节机构安装精度低，忽略所有加工和安装误差，不需要标定，使用图纸尺寸直接得到支架靶标座在空间中的理论位置坐标。

第二：调节定位并安装底部调节机构和框型调节机构。

首先，将底部调节机构安装到混凝土基台上的过程钢板上，底部调节机构和过渡钢板之间通过螺栓固定；使用激光跟踪仪检测高程调节板上的支架靶标座的位置，通过调节水平调节螺钉和高程调节螺母，使支架靶标座在空间上的位置上坐标位于理论位置附近，精度1mm即可，然后拧紧固定螺母以锁紧水平移动板。

然后，将框型调节机构安装到底部调节机构上，拆除框型调节机构的顶板。

第三：安装中子导管。

首先，将框型调节机构中的束线方向调节块安装到金属壳体上，螺栓拧紧，暂时不安装调节块调节螺钉。

然后，通过吊装将装有超镜玻璃的金属壳体安装到框型调节机构中。使用顶部调节螺钉固定金属壳体。把调节块调节螺钉安装到束线方向调节块中，使调节块调节螺钉的端部分别定在U型框的前端面和后端面上，然后安装顶板，调节顶部调节螺钉，使螺钉的底面顶在金属壳体的上表面。

利用激光跟踪仪检测壳体靶标座的位置坐标，调节顶部调节螺钉、底部调节螺钉、左侧调节螺钉、右侧调节螺钉和调节块调节螺钉，当靶标座的坐标测量值和标定得到的理论坐标偏差小于0.05mm时，金属壳体和超镜玻璃即安装到了理论位置上。

最后，使用测量臂测量位于超镜玻璃上的靶标座。对核心部件的空间位置精度进行复核。其测量值和理论值坐标误差小于0.05mm时，则准直安装工作完成。如果玻璃上靶标座的测量值和理论值偏差大于0.05mm。则需要破坏金属壳体和超镜玻璃之间的标定关系。通过金属壳体调节组件中的内部调节螺钉直接对超镜玻璃进行微调。直到玻璃上靶标座的测量值和标定得到的理论值误差小于0.05mm。准直安装完成。

本发明的有益效果是：首先，本发明中的底部调节机构，框型调节机构和金属壳体调节组件均是采用螺钉直接进行调节，简单，高效且易于操作；其次，本发明中所有的部件结构简单，加工和组装难度小。再次，本发明的结构设计能方便快捷的实现中子导管的准直安装。再次，本发明的每一级调节机构均设有靶标座，一旦导管发生精度损失可以方便快捷的检测到精度损失的位置造成的原因。最重要的是，本发明通过调节六点定位调节机构可以对超镜玻璃和金属壳体调节组件之间的相对位置关系进行调节，也可以对超镜玻璃在空间中的位置直接进行调节。

附图说明

图1是本发明安装在机台上的整体结构示意图。

图2是本发明的整体结构示意图。

图3是本发明中底部调节机构的结构示意图。

图4是本发明中框型调节机构的结构示意图。

图5是本发明中中子导管结构示意图。

图6是本发明中超镜玻璃的结构示意图。

图7本发明中金属壳体调节组件安装的主视图

图8是图7中B位置的剖视图。

图9是本发明中测量位密封螺钉和调节位密封螺钉的结构示意图。

附图标注说明：1-底部调节机构；2-框型调节机构；3-中子导管，4-超镜玻璃；5-底板； 6-高程调节板；7-高程调节螺柱；8-支架靶标座；9-水平调节螺柱；10-水平固定块；11-锁紧螺钉；12-高程调节螺母；13-U型框；14-束线方向调节块；15-调节块调节螺钉；16-顶板；17-水平调节板；18-束窗法兰；19-壳体靶标座；20-测量位密封螺钉；21-调节位密封螺钉；22-束流挡块；23-基台；24-过渡钢板；25-密封槽；26-玻璃增强板；27-内部调节螺钉；28-金属壳体；29-玻璃基片；30-超镜涂层；31-玻璃上靶标座；32-顶部调节螺钉；33-底部调节螺钉；34-左侧调节螺钉；35-右侧调节螺钉。

具体实施方式

以下结合说明书附图，详细说明本实施例的具体实施方式：

本实施例中，中子导管3准直安装的核心目的是将超镜玻璃4准直安装到预定的位置上，而超镜玻璃4是安装在真空密封壳体中的，这就需要通过标定将玻璃的位置引出到外面的真空壳体上，通过对真空壳体的准直调节间接实现对超镜玻璃4的最终准直安装，为了保证超镜玻璃位于最终位置上，安装完成后，还需要通过专用设备测量臂对玻璃的位置进行检测,从而确保超镜玻璃4位于既定位置上。

如图1-9所示，一种具有多级准直调节机构的中子导管系统，其特征在于：所述的中子导管3系统包括中子导管3、两组底部调节机构1和两组框型调节机构2，其中两组框型调节机构2分别设置于中子导管3的两端，而两组底部调节机构1则分别设置于框型调节机构2的底部。

所述的中子导管3包括金属壳体28和安装在金属壳体28内部的超镜玻璃4，超镜玻璃4具有传输中子束流的作用，以及设置在金属壳体28上的金属壳体调节组件；中子导管3中部设置有束流挡块22，束流挡块22用于阻挡中子束流，金属壳体调节组件可以对超镜玻璃4在空间中的位置进行调节，框型调节机构2可以对金属壳体28和超镜玻璃4在空间中的位置进行整体调节，而底部调节机构1则可以对安装在其之上的框型调节机构2、金属壳体28和超镜玻璃4进行整体调节。

所述的金属壳体28由四块矩形板通过真空焊接拼接成通管状，金属壳体28两端口处分别安装有束窗法兰18，并通过密封圈进行真空密封，所述的金属壳体调节组件有两组，分别设置在金属壳体28的两端，每组金属壳体调节组件分别包括调节位密封螺钉21，测量位密封螺钉20，内部调节螺钉27，壳体靶标座19，其中内部调节螺钉27安装在金属壳体28内部，调节位密封螺钉21安装的位置与内部调节螺钉27相对应，调节位密封螺钉21和内部调节螺钉27之间保留有至少2mm的间隙，保证内部调节螺钉的调节运动量，调节位密封螺钉21贯穿金属壳体的内外安装；测量位密封螺钉20也是贯穿金属壳体28的内外安装，其中调节位密封螺钉21和测量位密封螺钉20在螺头的底面开有密封槽25，通过密封圈可以与金属壳体28之间实现真空密封，即调节位密封螺钉21和测量位密封螺钉20形状和结构相同，不同的是尺寸，测量位密封螺钉20的尺寸大于调节位密封螺钉21，以保证打开测量位密封螺钉20后可以测量得到其内部对应位置的玻璃上靶标座31，即整体的技术方案是，金属壳体28与贯穿金属壳体28内外安装的测量位密封螺钉20和调节位密封螺钉21，以及束窗法兰18能够密封配合组成一个真空腔体，提供超镜玻璃4工作需要的真空环境。

所述每组金属壳体调节组件中的调节位密封螺钉21与内部调节螺钉27均为六个，其中金属壳体28的顶部和底部各有一个，左右两个侧面各两个，六个调节位密封螺钉21以及六个位置相对应的内部调节螺钉27构成六点定位调节机构，金属调节位密封螺钉21的螺钉孔通过密封圈来密封。位于两端的六点定位调节机构中的螺钉穿过金属壳体28中的螺纹孔顶在超镜玻璃4的外表面，通过调节六点定位调节机构可以对超镜玻璃4和金属壳体调节组件之间的相对位置关系进行调节，也可以对超镜玻璃4在空间中的位置直接进行调节。

所述每组金属壳体调节组件中的壳体靶标座19至少有三个或三个以上，设置在中子导管3的金属壳体28的顶面和左右侧面中的某个侧面；为了便于测量与观察，壳体靶标座19的位置设计原则是，站在中子导管3的轴向侧面可以看到所有的壳体靶标座19，所以所有的壳体靶标座19都是设置在金属壳体28的顶面和左右侧面中的某一个侧面，在本实施例中，为了提高准直的精度，每组金属壳体调节组件中的壳体靶标座19有八个，顶面设置四个，侧面设置四个。

所述的超镜玻璃4是由四块内表面设置有超镜涂层30的玻璃基片29通过拼接组成矩形结构的玻璃框体，安装在金属壳体28的内部，超镜玻璃4的两端外部设置有玻璃增强板26，调节位密封螺钉21的头部顶在玻璃增强板26上，避免螺钉直接顶在玻璃基片29上，防止因为意外操作损坏玻璃基片29，起到保护玻璃基片29的作用，用于提高超镜玻璃4的强度，在实际应用中，超镜玻璃4内尺寸的拼接精度很高，只有二十个微米左右，在实施例中可以认为玻璃内框的理论位置是已知的。玻璃框体中上下左右四个面分别与金属壳体28内部的上下左右四个相对应面之间有2mm的间隙，玻璃框体的外表面上通过粘结剂固定粘贴有玻璃上靶标座。所述的超镜玻璃4靶标座是用来检测超镜玻璃4是否已经安装到理论位置上。同时也可以通过调节金属壳体调节组件中六点定位调节螺钉对超镜玻璃4在空间中的位置直接进行微调。

所述每组金属壳体调节组件中的测量位密封螺钉20有三个或三个以上，设置在金属壳体28的顶面和左右侧面中的某个侧面，在本实施例中采用三个测量位密封螺钉20，打开测量位密封螺钉20，就可以用测量设备通过螺钉孔测量里面对应位置上的玻璃上靶标座31。

所述的玻璃上靶标座31的数量与测量位密封螺钉20的数量相同，并且位置分别一一对应，即贯穿在金属壳体28内部的测量位密封螺钉20的底部对应是玻璃上靶标座31，由于测量位密封螺钉20会偏大，打开测量位密封螺钉20，通过螺钉孔就可以用测量设备通过螺钉孔测量里面对应位置上的玻璃上靶标座31。

所述的框型调节机构2包括一个U型框13和顶板16，顶板16通过螺钉可拆装式安装固定在U型框13的顶部，两者固定安装后整体构成一个闭环状的框型，两组框型调节机构2分别安装在中子导管3两端将中子导管3嵌在框形内，顶板16上设置有顶部调节螺钉32，顶部调节螺钉32贯穿顶板16后，底部直抵金属壳体28的上表面，U型框13的底板5上设置有底部调节螺钉33，底部调节螺钉33贯穿底板5后，螺钉头部顶住金属壳体28的下表面，U型框13的左侧面设置有两个左侧调节螺钉34，左侧调节螺钉34贯穿U型框13的左侧板后，底部直抵金属壳体28的左侧面，U型框13的右侧面设置有两个右侧调节螺钉35，右侧调节螺钉35贯穿U型框13的右侧板后，底部直抵金属壳体28的右侧面，在U型框13的前端和后端，这里的前端和后端是以沿着束线发射方向为基准，束线发射的方向是前端，对应的是后端，均安装有束线方向调节块14位，束线方向调节块14通过螺钉固定在中子导管3的金属壳体28上，两个束线方向调节块14上沿着束线方向均设置有调节块调节螺钉15，两个调节块调节螺钉15分别贯穿束线方向调节块14直抵U型框13侧板的前端面和后端面。所述的框型调节机构2可以在空间方向上实现对中子导管3的六维调节，即通常情况下，会把超镜玻璃4、金属壳体28和金属壳体调节组件作为一个整体准直安装到理论位置上。

所述的底部调节机构1包括自下往上安装的底板5、水平调节板17和高程调节板6，其中底板5形状为矩形板固定安装在基台上，基台可以是水泥基台，也可以是桁架支撑类的机台，水平调节板17为矩形板，安装在底板5上水平调节板17的四个侧面设置有水平固定块10，水平固定块10有八个，每个侧面有两个，每个侧面上的水平固定块10呈轴对称设计，用于固定限位水平调节板17，水平固定块10通过竖直方向上的锁紧螺钉11固定安装在底板5上，每个水平固定块10在水平方向上均设置有水平调节螺柱9，水平调节螺柱9贯穿水平固定块10后一端底部直抵水平调节板17，另外一端延伸在水平固定块10外部，通过旋转水平调节螺柱9，在螺纹副的作用下对水平移动板在水平方向上的位置进行调节，水平调节板17的中部的竖直方向上设置有锁紧水平移动板的固定螺钉。所述的高程调节板6为矩形板，高程调节板6通过四个分别竖直贯穿四个角部的高程调节螺柱7安装在水平调节板17的上方，高程调节螺柱7的一端固定在水平调节板17上，另外一端贯穿高程调节板6后延伸在外，高程调节板6通过螺母固定在高程调节螺柱7上，然后通过调节高程调节螺柱7上的螺母可以调节高程调节板6在空间中的位置。高程调节板6的上表面通过螺钉固定有支架靶标座8。支架靶标座8的个数可以根据需要设定，在本实施例中，为了提高准直的精度，支架靶标座8的个数至少为三个，通过调节水平调节螺柱9和高程调节螺母12可以实现支架靶标座8在空间上的六维调节。所述的底部调节机构1可以实现空间中的六维调节，其调节范围是±15mm左右。其目的是通过调节实现框型调节机构2的粗定位。

一种具有多级准直调节机构的中子导管系统的准直方法，所述的准直方法的核心目的是把超镜玻璃4准直安装到正确的位置上，其基本准直和安装方法包括以下步骤：

第一：标定；所谓标定就是建立目标部件和靶标座在三维空间中的相对位置关系，通过对靶标座的调节实现对目标部件位置的调节；分别对超镜玻璃4和金属壳体28进行标定；

首先，对超镜玻璃4进行标定：将超镜玻璃4放置到光学平台上，使用测量臂测量超镜玻璃4的前后端面和前后端的内侧面，然后测量玻璃上靶标座31，建立超镜玻璃4内尺寸和玻璃上靶标座31的空间位置关系，由于超镜玻璃4的内表面加工拼接精度高，而且内表面在空间中的理论位置是已知的，从而得到玻璃上靶标座31在空间中的理论位置坐标。

其次，对金属壳体28进行标定：将超镜玻璃4安装到设置有金属壳体调节组件的金属壳体28内部中，做到基本同轴，使用内部调节螺钉27固定超镜玻璃4，使超镜玻璃4和金属壳体28形成一个没有相对运动的整体，将装有超镜玻璃4的金属壳体28放置到光学平台上，打开测量位密封螺钉20使用测量臂测量壳体靶标座19和玻璃上靶标座31，建立靶标座之间的理论位置关系，并且得到壳体靶标座19在空间上的理论位置坐标。

然后，由于底部调节机构1安装精度低，忽略所有加工和安装误差，不需要标定，使用图纸尺寸直接得到支架靶标座8在空间中的理论位置坐标。

第二：调节定位并安装底部调节机构1和框型调节机构2；

首先，将底部调节机构1安装到混凝土基台上的过渡钢板上，底部调节机构1和过渡钢板之间通过螺栓固定；使用激光跟踪仪检测高程调节板6上的支架靶标座8的位置，通过调节水平调节螺钉和高程调节螺母12，使支架靶标座8在空间上的位置上坐标位于理论位置附近，精度1mm即可，然后拧紧固定螺母以锁紧水平移动板。

然后，将框型调节机构2安装到底部调节机构1上，拆除框型调节机构2的顶板16。

第三：安装中子导管3；

首先，将框型调节机构2中的束线方向调节块14安装到金属壳体28上，螺栓拧紧，暂时不安装调节块调节螺钉15。

然后，通过吊装将装有超镜玻璃4的金属壳体28安装到框型调节机构2中。使用顶部调节螺钉32固定金属壳体28。把调节块调节螺钉15安装到束线方向调节块14中，使调节块调节螺钉15的端部分别定在U型框13的前端面和后端面上，然后安装顶板16，调节顶部调节螺钉32，使螺钉的底面顶在金属壳体28的上表面。

利用激光跟踪仪检测壳体靶标座19的位置坐标，调节顶部调节螺钉32、底部调节螺钉33、左侧调节螺钉34、右侧调节螺钉35和调节块调节螺钉15，当靶标座的坐标测量值和标定得到的理论坐标偏差小于0.05mm时，金属壳体28和超镜玻璃4即安装到了理论位置上。

最后，使用测量臂测量位于超镜玻璃4上的靶标座。对核心部件的空间位置精度进行复核。其测量值和理论值坐标误差小于0.05mm时，则准直安装工作完成。如果玻璃上靶标座31的测量值和理论值偏差大于0.05mm。则需要破坏金属壳体28和超镜玻璃4之间的标定关系。通过金属壳体调节组件中的内部调节螺钉27直接对超镜玻璃4进行微调。直到玻璃上靶标座31的测量值和标定得到的理论值误差小于0.05mm。

准直安装完成。

本发明所述的底部调节机构1、金属壳体28和超镜玻璃4均设有靶标座，准直安装完成后，如果出现精度损失，可以通过靶标座方便的确定导致精度损失的部件位置；安装完成后，还需要通过专用设备测量臂对超镜玻璃4的位置进行检测,从而确保超镜玻璃4位于既定位置上。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明的技术范围作任何限制，本行业的技术人员，在本技术方案的启迪下，可以做出一些变形与修改，凡是依据本发明的技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种具有多级准直调节机构的中子导管系统，其特征在于：所述的中子导管系统包括中子导管、两组框型调节机构和两组底部调节机构，其中两组框型调节机构分别设置于中子导管的两端，而两组底部调节机构则分别设置于框型调节机构的底部；

所述的中子导管包括金属壳体、安装在金属壳体内部的超镜玻璃，以及设置在金属壳体上的金属壳体调节组件；中子导管中部设置有束流挡块；所述的金属壳体为通管状，两端口处分别安装有束窗法兰，通过密封圈与金属壳体实现真空密封；所述的金属壳体调节组件有两组，分别设置在金属壳体的两端，每组金属壳体调节组件分别包括调节位密封螺钉，测量位密封螺钉，内部调节螺钉，壳体靶标座，其中内部调节螺钉安装在金属壳体内部，调节位密封螺钉安装的位置与内部调节螺钉相对应，调节位密封螺钉和内部调节螺钉之间保留有至少2mm的间隙，保证内部调节螺钉的调节运动量，调节位密封螺钉贯穿金属壳体的内外安装；测量位密封螺钉也是贯穿金属壳体的内外安装；

所述的框型调节机构包括一个U型框和顶板，两者固定安装后整体构成一个闭环状的框型，两组框型调节机构分别安装在中子导管两端，U型框和顶板上均设置有外部调节螺钉，用以调节金属壳体的空间位置，在U型框的前端和后端均安装有束线方向调节块位，束线方向调节块通过螺钉固定在中子导管的金属壳体上，两个束线方向调节块上沿着束线方向均设置有调节块调节螺钉，两个调节块调节螺钉分别贯穿束线方向调节块直抵U型框侧板的前端面和后端面；

所述的底部调节机构包括自下往上安装的底板、水平调节板和高程调节板，其中底板形状为矩形板固定安装在基台上，水平调节板安装在底板上，水平调节板的四个侧面设置有水平固定块，水平固定块在水平方向上设置有水平调节螺柱，水平调节螺柱贯穿水平固定块后一端底部直抵水平调节板，另外一端延伸在水平固定块外部，通过旋转水平调节螺柱，在螺纹副的作用下对水平移动板在水平方向上的位置进行调节，水平调节板的中部的竖直方向上设置有锁紧水平移动板的固定螺钉；所述的高程调节板通过四个分别竖直贯穿四个角部的高程调节螺柱安装在水平调节板的上方，高程调节螺柱的一端固定在水平调节板上，另外一端贯穿高程调节板后延伸在外，高程调节板通过螺母固定在高程调节螺柱上，然后通过调节高程调节螺柱上的螺母可以调节高程调节板在空间中的位置；高程调节板的上表面通过螺钉固定有支架靶标座。

2.根据权利要求1所述的一种具有多级准直调节机构的中子导管系统，其特征在于：所述每组金属壳体调节组件中的调节位密封螺钉与内部调节螺钉均为六个，其中金属壳体的顶部和底部各有一个，左右两个侧面各两个，六个调节位密封螺钉以及六个位置相对应的内部调节螺钉构成六点定位调节机构。

3.根据权利要求1或2所述的一种具有多级准直调节机构的中子导管系统，其特征在于：所述的调节位密封螺钉和测量位密封螺钉在螺头的底面开有密封槽，通过密封圈与金属壳体之间实现真空密封。

4.根据权利要求1所述的一种具有多级准直调节机构的中子导管系统，其特征在于：所述每组金属壳体调节组件中的壳体靶标座至少有三个或三个以上，设置在中子导管的金属壳体的顶面和左右侧面中的某个侧面。

5.根据权利要求1所述的一种具有多级准直调节机构的中子导管系统，其特征在于：所述的超镜玻璃是由四块内表面设置有超镜涂层的玻璃基片通过拼接组成矩形结构的玻璃框体，安装在金属壳体的内部，玻璃框体中上下左右四个面分别与金属壳体内部的上下左右四个相对应面之间有2mm的间隙，玻璃框体的外表面上通过粘结剂固定粘贴有玻璃上靶标座。

6.根据权利要求1所述的一种具有多级准直调节机构的中子导管系统，其特征在于：所述每组金属壳体调节组件中的测量位密封螺钉有三个或三个以上，设置在金属壳体的顶面和左右侧面中的某个侧面。

7.根据权利要求5所述的一种具有多级准直调节机构的中子导管系统，其特征在于：所述的玻璃上靶标座的数量与测量位密封螺钉的数量相同，并且位置分别一一对应。

8.根据权利要求1所述的一种具有多级准直调节机构的中子导管系统，其特征在于：所述的外部调节螺钉包括顶部调节螺钉、底部调节螺钉、左侧调节螺钉和右侧调节螺钉，顶部调节螺钉贯穿顶板后，螺钉底部直抵金属壳体的上表面；底部调节螺钉贯穿底板后，螺钉头部顶住金属壳体的下表面；左侧调节螺钉贯穿U型框的左侧板后，螺钉底部直抵金属壳体的左侧面；右侧调节螺钉贯穿U型框的右侧板后，螺钉底部直抵金属壳体的右侧面。

9.根据权利要求1所述的一种具有多级准直调节机构的中子导管系统，其特征在于：所述的水平固定块有八个，水平调节板的每个侧面有两个，每个侧面上的水平固定块呈轴对称设计，用于固定限位水平调节板，水平固定块通过竖直方向上的螺钉固定安装在底板上。

10.一种具有多级准直调节机构的中子导管系统的准直方法， 其特征在于：所述的准直方法的核心目的是把超镜玻璃准直安装到正确的位置上，其基本准直和安装方法包括以下步骤：

第一：标定；所谓标定就是建立目标部件和靶标座在三维空间中的相对位置关系，通过对靶标座的调节实现对目标部件位置的调节；分别对超镜玻璃和金属壳体进行标定；

首先，对超镜玻璃进行标定：将超镜玻璃放置到光学平台上，使用测量臂测量超镜玻璃的前后端面和前后端的内侧面，然后测量玻璃上靶标座，建立超镜玻璃内尺寸和玻璃上靶标座的空间位置关系，由于超镜玻璃的内表面加工拼接精度高，而且内表面在空间中的理论位置是已知的，从而得到玻璃上靶标座在空间中的理论位置坐标；

其次，对金属壳体进行标定：将超镜玻璃安装到设置有金属壳体调节组件的金属壳体内部中，做到基本同轴，使用内部调节螺钉固定超镜玻璃，使超镜玻璃和金属壳体形成一个没有相对运动的整体，将装有超镜玻璃的金属壳体放置到光学平台上，打开测量位密封螺钉使用测量臂测量壳体靶标座和玻璃上靶标座，建立靶标座之间的理论位置关系，并且得到壳体靶标座在空间上的理论位置坐标；

然后，由于底部调节机构安装精度低，忽略所有加工和安装误差，不需要标定，使用图纸尺寸直接得到支架靶标座在空间中的理论位置坐标；

第二：调节定位并安装底部调节机构和框型调节机构；

首先，将底部调节机构安装到混凝土基台上的过程钢板上，底部调节机构和过渡钢板之间通过螺栓固定；使用激光跟踪仪检测高程调节板上的支架靶标座的位置，通过调节水平调节螺钉和高程调节螺母，使支架靶标座在空间上的位置上坐标位于理论位置附近，精度1mm即可，然后拧紧固定螺母以锁紧水平移动板；

然后，将框型调节机构安装到底部调节机构上，拆除框型调节机构的顶板；

第三：安装中子导管；

首先，将框型调节机构中的束线方向调节块安装到金属壳体上，螺栓拧紧，暂时不安装调节块调节螺钉；

然后，通过吊装将装有超镜玻璃的金属壳体安装到框型调节机构中；使用顶部调节螺钉固定金属壳体；把调节块调节螺钉安装到束线方向调节块中，使调节块调节螺钉的端部分别定在U型框的前端面和后端面上，然后安装顶板，调节顶部调节螺钉，使螺钉的底面顶在金属壳体的上表面；

利用激光跟踪仪检测壳体靶标座的位置坐标，调节顶部调节螺钉、底部调节螺钉、左侧调节螺钉、右侧调节螺钉和调节块调节螺钉，当靶标座的坐标测量值和标定得到的理论坐标偏差小于0.05mm时，金属壳体和超镜玻璃即安装到了理论位置上；

最后，使用测量臂测量位于超镜玻璃上的靶标座；对核心部件的空间位置精度进行复核；其测量值和理论值坐标误差小于0.05mm时，则准直安装工作完成；如果玻璃上靶标座的测量值和理论值偏差大于0.05mm；则需要破坏金属壳体和超镜玻璃之间的标定关系；通过金属壳体调节组件中的内部调节螺钉直接对超镜玻璃进行微调；直到玻璃上靶标座的测量值和标定得到的理论值误差小于0.05mm；准直安装完成。

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