CN111741587A - 一种真空环境束流能量在线调节装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种真空环境束流能量在线调节装置，包括降能真空室、驱动部件和降能调节组件；所述降能真空室上设置有束流管道；所述降能调节组件与驱动部件连接，包括相互配合的两个降能片；所述降能片能够在所述降能真空室内重叠以改变降能厚度从而调节束流能量。本发明的有益效果如下：本发明通过连续调节束流处降能片厚度实现粒子加速器束流能量在线调节，其能量调节可实现连续化，调节范围大，调节精度高，结构设计简单；并且降能片采用形状设计为直角三角形，采用两个直角三角形斜边相对的安装方式，有效减小束流散射。
Description
技术领域
本发明属于粒子加速器领域，具体涉及一种真空环境束流能量在线调节装置。
背景技术
目前束流终端应用对束流能量和品质提出更高要求，最为突出的室针对航天卫星空间电子辐照效应、太空电子环境模拟、核技术应用等领域，束流能量要求可调，单从加速器源本身调节以难以满足科学研究的需求，在粒子加速器，特别是电子直线加速器领域，利用粒子与物质相互作用损失能量原理而实现的被动能量调节的装置。这种束流能量调节装置的核心是当特定能量的束流通过不同厚度的材料挡块时，通过电离和散射等方式损失的能量不同，从而在穿过降能挡块后得到不同能量的粒子束流，以满足束流引出的能量要求。
现有技术中存在束流能量调节相关的专利申请，如专利CN 108449859A公开了用于真空中的轮轴式粒子加速器降能装置及降能方法，所述降能器包括：一个旋转驱动机构，一个旋转盘上安装多个降能挡块和一套真空系统，真空系统使旋转盘及降能挡块处于真空环境中，通过旋转驱动机构使旋转盘旋转，从而改变束流位置处降能挡块厚度，以实现能量的调节。如专利CN 103582915A公开了降能器及具备该降能器的带电粒子束照射系统，所述降能器具备能量衰减量不同的多个衰减部件，通过调节束流位置衰减部件的厚度和材料来实现束流能量的调节。上述专利中的降能调节方式较为复杂。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种真空环境束流能量在线调节装置，本技术方案能够实现粒子加速器束流能量在线调节，结构简单。
本发明的技术方案如下：
一种真空环境束流能量在线调节装置，包括降能真空室、驱动部件和降能调节组件；所述降能真空室上设置有束流管道；所述降能调节组件与驱动部件连接，包括相互配合的两个降能片；所述降能片能够在所述降能真空室内重叠以改变降能厚度从而调节束流能量。
进一步地，上述的真空环境束流能量在线调节装置，所述降能真空室设置有真空抽气口。
进一步地，上述的真空环境束流能量在线调节装置，所述降能调节组件包括降能片、降能片座、连接杆和密封法兰；所述降能片安装在降能片座上；连接杆连接所述降能片座和密封法兰；所述驱动组件通过驱动转接板实现降能片运动。
进一步地，上述的真空环境束流能量在线调节装置，所述降能片形状为直角三角形，安装时两个降能片斜边相对。
进一步地，上述的真空环境束流能量在线调节装置，驱动部件包括丝杠组件和驱动电机；所述驱动电机驱动所述丝杠组件转动以带动所述降能片运动。
进一步地，上述的真空环境束流能量在线调节装置，所述驱动组件上还设置有导向杆，所述导向杆穿过所述丝杠组件和密封法兰之间的驱动转接板。
进一步地，上述的真空环境束流能量在线调节装置，所述驱动转接板能够被限位结构挡住以限制其行程。
进一步地，上述的真空环境束流能量在线调节装置，所述丝杠组件的丝杠末端安装有对驱动位移进行反馈的编码器。
进一步地，上述的真空环境束流能量在线调节装置，所述降能调节组件的密封法兰通过波纹管与所述降能真空室连接；所述波纹管能够随所述降能片的运动而伸缩。
进一步地，上述的真空环境束流能量在线调节装置，所述降能真空室上设置有抽气口。
本发明的有益效果如下：
本发明通过连续调节束流处降能片厚度实现粒子加速器束流能量在线调节，其能量调节可实现连续化，调节范围大，调节精度高，结构设计简单；并且降能片采用形状设计为直角三角形，采用两个直角三角形斜边相对的安装方式，有效减小束流散射。
附图说明
图1为本发明的真空环境束流能量在线调节装置的立体结构示意图。
图2为本发明的真空环境束流能量在线调节装置的初始状态的俯视状态剖面图。
图3为本发明的真空环境束流能量在线调节装置的工作状态的正视状态剖面图。
图4为本发明的真空环境束流能量在线调节装置的工作状态的俯视状态剖面图。
图5为本发明的降能调节组件的结构示意图。
上述附图中，1、降能真空室；3、真空抽气口；11、限位开关；12、电机固定座；13、双输出轴驱动电机；14、安装基板；201、第一束流管道；202、第二束流管道；401、第一波纹管；402、第二波纹管；501、第一密封法兰；502、第二密封法兰；601、第一降能组件；602、第二降能组件；701、第一编码器；702、第二编码器；801、第一驱动转接板；802、第二驱动转接板；901、第一导向杆；902、第二导向杆；1001、第一滚珠丝杠；1002、第二滚珠丝杠；1501、第一联轴器；1502、第二联轴器；6011、第一降能片；6021、第二降能片；6012、第一降能片座；6022、第二降能片座；6013、第一降能片连接杆；6023、第二降能片连接杆；6014、第一降能片密封法兰；6024、第二降能片密封法兰。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明提供了一种真空环境束流能量在线调节装置，包括降能真空室1、驱动部件和降能调节组件；所述降能真空室1上设置有束流管道；所述降能调节组件与驱动部件连接，包括相互配合的两个降能片；所述降能片能够在所述降能真空室1内重叠以改变降能厚度从而调节束流能量(参见图2和图4)。降能真空室1上设置有抽气口3。降能调节组件的密封法兰通过波纹管与所述降能真空室1连接；所述波纹管能够随所述降能片的运动而伸缩。
本实施例中，降能真空室1前后两个面上分别焊接束流管道，降能真空室1的左右两侧面与波纹管的一端焊接，波纹管的另一端口与密封法兰焊接，驱动转接板与波纹管固定连接。抽气口3设置于降能真空室1上方，可外接真空设备维持降能真空室1真空度，以避免束流轰击降能片时产生的杂质影响降能真空室1的真空度。
如图3所示，驱动部件包括丝杠组件和驱动电机；所述驱动电机驱动所述丝杠组件转动以带动所述降能片运动。驱动组件上还设置有导向杆，所述导向杆穿过所述丝杠组件和密封法兰之间的驱动转接板。所述驱动转接板能够被限位结构挡住以限制其行程。丝杠组件的丝杠末端安装有对驱动位移进行反馈的编码器。
本实施例中，降能真空室1通过左右两侧板与安装基板14固定连接，在降能真空室1的正下方的安装基板14上固定安装驱动电机，所述的驱动电机为双输出轴电机，两输出轴分别与丝杠组件的滚珠丝杠固定连接，滚珠丝杠的另一端安装在安装基板14远端的支撑板上，滚珠丝杠的末端与编码器转轴固定连接，编码器基体固定安装在基板支撑板上，编码器通过驱动电机旋转可检测驱动转接板的位置，实时对降能片位置进行监测，提高降能片位置控制精度，保证束流能量调节精度。驱动转接板上设计有滑动轴承安装孔，驱动转接板贯穿安装于导向杆上，可沿导向杆滑动，保证其运动平稳。安装基板14上安装有限位装置(限位开关11)，可限制驱动转接板的运动行程。
如图5所示，所述降能调节组件包括降能片、降能片座、连接杆和密封法兰；所述降能片安装在降能片座上；连接杆连接所述降能片座和密封法兰；所述驱动组件通过驱动转接板实现降能片运动。密封法兰焊接在波纹管端面，连接杆一端焊接在密封法兰中心，另一端与降能片安装座固定连接，降能片和降能片座上设计有螺栓孔，降能片通过螺栓与降能片安装座固定连接，降能片形状为直角三角形，安装时两个降能片采用斜边相对的安装方式，可实现束流能量调节的同时，有效减小束流散射，其厚度调节范围大，可实现束流能量的高精度调节。降能片通过螺栓连接方式安装，以便根据束流能量调节要求对降能片进行更换，其应用范围更大。
图1-5所示的实施例具体结构如下：
束流管道包括第一束流管道201和第二束流管道202，分别焊接在降能真空室1前后两个面上，并同轴。第一波纹管401和第二波纹管402分别焊接在降能真空室1左右两个侧面，并同轴，且与束流管道垂直。在第一波纹管401和第二波纹管402末端分别固定安装第一驱动转接板801与第二驱动转接板802，第一驱动转接板801和第二驱动转接板802分别安装在第一导向杆901与第二导向杆902上，第一驱动转接板801和第二驱动转接板802在双输出轴驱动电机13的驱动下，通过第一滚珠丝杠1001和第二滚珠丝杠1002的传动实现沿导向杆滑动，从而对第一波纹管401和第二波纹管402实现压缩和拉伸。双输出轴驱动电机13的两个输出轴分别通过第一联轴器1501和第二联轴器1502驱动两个降能组件。第一密封法兰501和第二密封法兰502与第一波纹管401和第二波纹管402通过焊接方式连接，第一降能组件601和第二降能组件602分别与第一密封法兰501和第二密封法兰502螺栓连接，从而第一降能组件601和第二降能组件602在双输出轴驱动电机13(通过电机固定座12按照在安装基板14上)的驱动下随第一波纹管401和第二波纹管402沿导向杆移动，由于降能组件前端的降能片为直角三角形，并采用斜边相对的安装方式，通过双输出轴驱动电机13的驱动可实现束流位置处降能片厚度的改变，从而实现束流能量的调节。
本实施例中，第一降能组件601的结构参见上文关于降能调节组件的描述包括第一降能片6011、第一降能片座6012、第一降能片连接杆6013和第一降能片密封法兰6014。同样，第二降能组件602的结构与第一降能组件601相同，包括第二降能片6021、第二降能片座6022、第二降能片连接杆6023和第二降能片密封法兰6024。
为保证降能片运动位移的精度，在第一滚珠丝杠1001和第二滚珠丝杠1002的末端分别安装有第一编码器701和第二编码器702，对驱动位移进行反馈，实现闭环控制，保证降能片位移精度。另外，安装基板14上设置有限位开关11来控制降能片处在安全的运动行程范围内。
本发明通过连续调节束流处降能片厚度实现粒子加速器束流能量在线调节，其能量调节可实现连续化，调节范围大，调节精度高，结构设计简单；并且降能片采用形状设计为直角三角形，采用两个直角三角形斜边相对的安装方式，有效减小束流散射。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种真空环境束流能量在线调节装置，其特征在于，包括降能真空室、驱动部件和降能调节组件；所述降能真空室上设置有束流管道；所述降能调节组件与驱动部件连接，包括相互配合的两个降能片；所述降能片能够在所述降能真空室内重叠以改变降能厚度从而调节束流能量。
2.如权利要求1所述的真空环境束流能量在线调节装置，其特征在于，所述降能真空室设置有真空抽气口。
3.如权利要求1所述的真空环境束流能量在线调节装置，其特征在于，所述降能调节组件包括降能片、降能片座、连接杆和密封法兰；所述降能片安装在降能片座上；连接杆连接所述降能片座和密封法兰；所述驱动组件通过驱动转接板实现降能片运动。
4.如权利要求3所述的真空环境束流能量在线调节装置，其特征在于，所述降能片形状为直角三角形，安装时两个降能片斜边相对。
5.如权利要求3所述的真空环境束流能量在线调节装置，其特征在于，驱动部件包括丝杠组件和驱动电机；所述驱动电机驱动所述丝杠组件转动以带动所述降能片运动。
6.如权利要求5所述的真空环境束流能量在线调节装置，其特征在于，所述驱动组件上还设置有导向杆，所述导向杆穿过所述丝杠组件和密封法兰之间的驱动转接板。
7.如权利要求6所述的真空环境束流能量在线调节装置，其特征在于，所述驱动转接板能够被限位结构挡住以限制其行程。
8.如权利要求5所述的真空环境束流能量在线调节装置，其特征在于，所述丝杠组件的丝杠末端安装有对驱动位移进行反馈的编码器。
9.如权利要求1-8任一所述的真空环境束流能量在线调节装置，其特征在于，所述降能调节组件的密封法兰通过波纹管与所述降能真空室连接；所述波纹管能够随所述降能片的运动而伸缩。
10.如权利要求1-8任一所述的真空环境束流能量在线调节装置，其特征在于，所述降能真空室上设置有抽气口。
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| CN202010449157.8A CN111741587A (zh) | 2020-05-25 | 2020-05-25 | 一种真空环境束流能量在线调节装置 |
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- 2020-05-25 CN CN202010449157.8A patent/CN111741587A/zh active Pending
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