CN111485206B - 一种真空靶站系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种真空靶站系统，具体涉及辐照真空靶站设备技术领域。该真空靶站系统包括靶结构、冷却系统、传动系统、真空结构和支座及调节系统；靶结构包括靶面结构和靶基结构，二者组成封闭空间；真空结构包括真空泵、准直器和真空腔，准直器安装于真空腔内，用于调节束流的大小和范围，真空泵用于真空腔的抽真空，靶面结构位于真空腔的前端，与真空腔组成封闭的真空空间；冷却系统与靶基结构连接组成闭环冷却系统，完成对靶面结构的循环冷却；传动系统与靶基结构连接用于装卸靶结构，更换靶面结构；束流进入抽真空的真空腔中，轰击到靶面结构上，完成生产后，使用真空泵释放压力。

Description

一种真空靶站系统
技术领域
本发明涉及辐照真空靶站设备技术领域，具体涉及一种真空靶站系统。
背景技术
现有核医学和生物医药等科研领域使用的真空靶站系统主要以真空腔体及设备整体拆卸的结构为主，生产效率低，而且需要的真空靶系统数量较多，靶系统的冷却系统基本以整个真空腔体为封闭冷却，在等量耗能的基础上并不能增加靶体本身的冷却效能。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足，提出了根据前端输入的离子、中子等束线照射、轰击靶面结构表面的材料后生成相应产品，且能够自动卸除靶结构的真空靶站系统。
本发明具体采用如下技术方案：
一种真空靶站系统，包括靶结构、冷却系统、传动系统、真空结构和支座；
靶结构包括靶面结构和靶基结构，二者组成封闭空间；
真空结构包括真空泵、准直器和真空腔，准直器安装于真空腔内，用于调节束流的大小和范围，真空泵用于真空腔的抽真空，靶面结构位于真空腔的前端，与真空腔组成封闭的真空空间；
冷却系统与靶基结构连接组成闭环冷却系统，完成对靶面结构的循环冷却；传动系统与靶基结构连接用于装卸靶结构，更换靶面结构；
束流进入抽真空的真空腔中，轰击到靶面结构上，完成生产后，使用真空泵释放压力，通过传动系统自动释放靶结构至产品收集位置，产品运输或屏蔽后，安装新的靶结构进行下一轮生产任务。
优选地，传动系统包括旋转电机、顶升电机、轴、滑轨、齿轮、顶升柱和顶升柱端头，旋转电机、轴和滑轨连接用于传动系统角度的控制，顶升电机、轴和齿轮带动顶升柱在滑轨内实现上下移动，顶升柱端头与靶结构活动连接完成靶结构的装卸。
优选地，冷却系统包括软管和快速接头，软管和快速接头与顶升柱端头固定连接，通过顶升柱端头与靶基结构连接组成封闭循环系统，靶基结构与顶升柱端头采用活动连接，通过销钉气缸来实现其锁紧和释放。
优选地，真空结构上设置至少两个准直器和一个观察窗，且观察窗位于靶面结构中心的正上方。
优选地，真空腔的截面为圆管形状，材质为不锈钢材料。
优选地，靶结构与束流成30°-60°的夹角。
优选地，靶面结构的内侧设有用于散热的翅片结构。
优选地，靶结构通过传动系统降低旋转至相应产品收集位置后，销钉气缸释放靶结构，利用向下倾斜角度和传动系统的再旋转，自动释放靶结构至产品收集位置。
本发明具有如下有益效果：
该真空靶站系统根据前端输入的离子、中子等束线照射、轰击靶面结构表面的材料后生成相应产品，靶面结构能够在高温条件下持续工作6-12h，且能够自动卸除靶结构，方便业务人员或采用机械手在安全环境中及时更换新的靶结构，最大程度的缩短生产周期和效率，解决现在行业中遇到的关键瓶颈。
附图说明
图1为真空靶站系统结构示意图；
图2为真空靶站系统中靶结构的结构示意图；
图3为图1在真空结构竖直中心面位置的剖视图；
图4为图2在靶结构竖直中心面位置的剖视图。
图5为真空靶站系统的功能示意图。
其中，1为真空结构，2为真空腔，3为准直器，4为支座及调节系统，5为靶结构，6为靶面结构，7为靶基结构，8为冷却系统，9为传动系统，10为翅片结构。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：
结合图1-图4，一种真空靶站系统，包括靶结构5、冷却系统8、传动系统9、真空结构1和支座及调节系统4；支座及调节系统用于支撑和安装靶结构、冷却系统、传动系统以及真空结构。
靶结构5包括靶面结构6和靶基结构7，二者组成封闭空间；
真空结构1包括真空泵、准直器3和真空腔2，准直器安装于真空腔2内，用于调节束流的大小和范围，真空泵用于真空腔2的抽真空，靶面结构6位于真空腔2的前端，与真空腔2组成封闭的真空空间；
冷却系统8与靶基结构5连接组成闭环冷却系统，完成对靶面结构的循环冷却；传动系统9与靶基结构7连接用于装卸靶结构，更换靶面结构；
束流进入抽真空的真空腔2中，轰击到靶面结构6上，完成生产后，使用真空泵释放压力，通过传动系统自动释放靶结构至产品收集位置，产品运输或屏蔽后，安装新的靶结构进行下一轮生产任务。
传动系统9包括旋转电机、顶升电机、轴、滑轨、齿轮、顶升柱和顶升柱端头，旋转电机、轴和滑轨连接用于传动系统角度的控制，顶升电机、轴和齿轮带动顶升柱在滑轨内实现上下移动，顶升柱端头与靶结构活动连接完成靶结构的装卸。
冷却系统8包括软管和快速接头，软管和快速接头与顶升柱端头固定连接，通过顶升柱端头与靶基结构连接组成封闭循环系统，靶基结构与顶升柱端头采用活动连接，通过销钉气缸来实现其锁紧和释放。
真空结构1上设置至少两个准直器和一个观察窗，且观察窗位于靶面结构中心的正上方。
真空腔2的截面为圆管形状，材质为不锈钢材料。
靶结构与束流成30°-60°的夹角。
靶面结构6的内侧设有用于散热的翅片结构10。
靶结构通过传动系统降低旋转至相应产品收集位置后，销钉气缸释放靶结构，利用向下倾斜角度和传动系统的再旋转，自动释放靶结构至产品收集位置。
真空结构采用高真空扩散泵/分子泵加机械前级泵，以保证真空空间的真空度。
结合图5，空靶站系统工作时，束流经过加速器等装置进入利用真空泵抽真空后的真空腔2中，轰击到靶面结构6上进行辐照，期间冷却系统8对靶结构5通过翅片结构10进行冷却，完成相应的生产任务后，真空腔2释放压力，通过传动系统9自动释放靶结构6至产品收集位置，产品运输或屏蔽后，可由业务人员/机械手进行安装新的靶结构后进行下一轮生产任务。
在一种实施例中，靶面结构在如上束流的连续轰击下，沉积在靶表面上的热量会1达到100000W功率。靶表面的材料在连续12小时照射下，不脱落。
在一种实施例中，将靶结构(40X80X20mm)安装(手动安装)在顶升柱端头，顶升柱侧边的齿条与齿轮配合实现其升降作用，顶升柱将铜块顶入真空室，保持顶升力，约12h后顶升柱连接靶结构一起下降400mm，旋转顶升柱，将靶结构松开后从顶升柱端头卸下。
在一种实施例中，真空结构与加速器、快断阀、真空泵通过法兰连接，连接法兰采用超高真空所用的刀口法兰，其它部件经过高温除气，密封材料采用高导无氧铜。
在一种实施例中，靶结构由传动系统完成升降功能的控制系统主要由伺服电机+绝对值编码器+接近开关(最低限位)+电磁离合器等组成，接近开关作初始位置检测，配置绝对值编码器作位置测量反馈，实现位置闭环控制；电磁离合器用作升降抱闸，电磁离合器失电制动，确保了靶块长时间锁定在工作位置。
在一种实施例中，靶结构由传动系统完成旋转功能的控制系统由伺服电机+配绝对值编码器+接近开关(最小角度限位)+电磁离合器等组成，用西门子V90高性能伺服驱动器驱动，接近开关作最小角度检测，配置绝对值编码器作倾斜角度测量反馈，实现角度闭环控制；电磁离合器用作旋转机构抱闸，电磁离合器失电制动，确保了靶块长时间锁定在固定角度。
在一种实施例中，靶结构的锁紧机构由气动电磁阀+销钉气缸等组成，具体以成型产品选型即可，销钉气缸具有常闭的抱紧销功能，在远程操作站远程操作，在气源没气或气动电磁损坏时抱紧销机构仍然处在抱紧状态，抱紧功能可通过手动解锁。
在一种实施例中，靶结构的冷却系统由水泵+变频器+温度传感器等组成，由温度传感器实时反馈靶块出、入水口水温，反馈给控制系统，系统根据靶块的需要温度实时控制变频器转速调节进入靶块的冷却水流量，控制靶块温度。
在一种实施例中，真空靶站系统增加气动远程控制系统，在出现故障不允许就地操作时，采用气动远程控制离合器的手动释放装置和抱紧销的释放装置，拆卸靶结构至产品收集装置。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种真空靶站系统，其特征在于，包括靶结构、冷却系统、传动系统、真空结构和支座及调节系统；
靶结构包括靶面结构和靶基结构，二者组成封闭空间；
真空结构包括真空泵、准直器和真空腔，准直器安装于真空腔内，用于调节束流的大小和范围，真空泵用于真空腔的抽真空，靶面结构位于真空腔的前端，与真空腔组成封闭的真空空间；
冷却系统与靶基结构连接组成闭环冷却系统，完成对靶面结构的循环冷却；传动系统与靶基结构连接用于装卸靶结构，更换靶面结构；
束流进入抽真空的真空腔中，轰击到靶面结构上，完成生产后，使用真空泵释放压力，通过传动系统自动释放靶结构至产品收集位置，产品运输或屏蔽后，安装新的靶结构进行下一轮生产任务；
传动系统包括旋转电机、顶升电机、轴、滑轨、齿轮、顶升柱和顶升柱端头，旋转电机、轴和滑轨连接用于传动系统角度的控制，顶升电机、轴和齿轮带动顶升柱在滑轨内实现上下移动，顶升柱端头与靶结构活动连接完成靶结构的装卸。
2.如权利要求1所述的一种真空靶站系统，其特征在于，冷却系统包括软管和快速接头，软管和快速接头与顶升柱端头固定连接，通过顶升柱端头与靶基结构连接组成封闭循环系统，靶基结构与顶升柱端头采用活动连接，通过销钉气缸来实现其锁紧和释放。
3.如权利要求1所述的一种真空靶站系统，其特征在于，真空结构上设置至少两个准直器和一个观察窗，且观察窗位于靶面结构中心的正上方。
4.如权利要求1所述的一种真空靶站系统，其特征在于，真空腔的截面为圆管形状，材质为不锈钢材料。
5.如权利要求1所述的一种真空靶站系统，其特征在于，靶结构与束流成30°-60°的夹角。
6.如权利要求1所述的一种真空靶站系统，其特征在于，靶面结构的内侧设有用于散热的翅片结构。
7.如权利要求6所述的一种真空靶站系统，其特征在于，靶结构通过传动系统降低旋转至相应产品收集位置后，销钉气缸释放靶结构，利用向下倾斜角度和传动系统的再旋转，自动释放靶结构至产品收集位置。
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