CN112180424A - 一种软x射线准直和通量调节的真空动密封机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种软X射线准直和通量调节的真空动密封机构，它包括真空系统、铍窗调节器和针孔调节器，铍窗调节器的两侧分别与真空系统和针孔调节器连接，通过真空系统、铍窗调节器和针孔调节器，实现了软X射线准直和通量调节的一体结构。本发明的有益效果在于：采用真空管道、针孔调节器和铍窗调节器，非常有效地同时解决了软X射线测量常遇到的空气吸收、准直和通量调节等问题，非常适用于磁约束核聚变装置软X射线测量系统。

Description

一种软X射线准直和通量调节的真空动密封机构
技术领域
本发明属于一种核测量装置，具体涉及一种软X射线准直和通量调节的真空动密封机构，特别适用于磁约束核聚变装置的软X射线诊断系统。
背景技术
在磁约束核聚变装置运行期间，等离子体内电子由于库伦碰撞而产生韧致辐射，将会有大量的软X射线辐射出来。对软X射线进行测量，可以获得丰富的等离子体信息，例如：电子温度，电子速率分布，等离子体内的杂质等。因此，软X射线测量系统是磁约束核聚变装置最重要的常规诊断之一。
磁约束核聚变装置软X射线测量系统采用半导体探测器，其测量基本原理为：探测器通过真空管道与磁约束核聚变装置对接，软X射线入射探测器后有脉冲信号从探测器输出，对脉冲信号进行脉冲高度分析(PHA)后进入多道分析器(MCA)形成软X射线能谱。软X射线测量常常会遇到以下问题：(1)空气吸收，由于软X射线能量较低，所以其穿透能力较差，例如：能量为1keV的软X射线经过标准大气2.2mm的行程就将衰减10％，软X射线测量必须在真空环境下进行；(2)软X射线准直，软X射线准直的精确度决定了软X射线测量结果的位置信息精度；(3)软X射线通量，软X射线能谱测量必须保证有足够的脉冲计数，但是又不能超过探测器的最高计数率，脉冲计数过低将导致测量结果统计误差大和时间分辨差，脉冲计数过高将引起脉冲堆积从而导致测量结果误差大，甚至完全失真。
发明内容
本发明的目的在于提供一种软X射线准直和通量调节的真空动密封机构，它能够有效地解决软X射线测量常遇到的空气吸收、软X射线准直和软X射线通量调节问题，提高了软X射线测量结果的精度，同时软X射线测量系统也得到了简化。
本发明的技术方案如下：一种软X射线准直和通量调节的真空动密封机构，它包括真空系统、铍窗调节器和针孔调节器，铍窗调节器的两侧分别与真空系统和针孔调节器连接，通过真空系统、铍窗调节器和针孔调节器，实现了软X射线准直和通量调节的一体结构。
所述的真空系统包括第一对接法兰、第二对接法兰、第一真空过渡管、第二真空过渡管、第三真空过渡管、插板阀、波纹管、真空抽口和探测器对接密封法兰，第一对接法兰焊接在第二真空过渡管的一端，插板阀两侧分别连接有第一真空过渡管、第二真空过渡管，第一真空过渡管通过第二对接法兰连接波纹管，真空抽口焊接在第三真空过渡管上，探测器对接密封法兰位于最右端，与真空动密封针孔调节器相连。
所述的第一对接法兰、第二对接法兰材料为304无磁不锈钢，刀口密封；第一真空过渡管、第二真空过渡管、第三真空过渡管材料为304无磁不锈钢，直径50mm；插板阀材料为304无磁不锈钢型号，直径50mm；波纹管材料为无磁不锈钢型号304，型号KF50；真空抽口材料为304无磁不锈钢，直径25mm；探测器对接密封法兰材料为304无磁不锈钢，氟橡胶圈密封。
所述的铍窗调节器包括真空动密封铍窗调节器、第一定位器、第一调节连动杆、铍窗调节板和铍窗，第一调节连动杆下端与铍窗调节板相连，然后插入真空动密封铍窗调节器内，第一定位器位于真空动密封铍窗调节器上端，用于铍窗调节时的定位。
所述的铍窗调节板上设有铍窗。
所述的真空动密封铍窗调节器材料为304无磁不锈钢，真空度10-5Pa；第一定位器材料为304无磁不锈钢；第一调节连动杆材料为304无磁不锈钢；铍窗调节板材料为304无磁不锈钢，长10cm，宽8cm，厚度2cm；铍窗纯度≥99.99％，直径8mm，三种厚度分别为20μm，50μm和100μm。
所述的针孔调节器包括第二定位器、第二调节连动杆、真空动密封针孔调节器、针孔调节板和针孔，真空动密封针孔调节器靠近真空动密封铍窗调节器的一侧连接有第三真空过渡管，另一侧连接有探测器对接密封法兰，第二调节连动杆下端与针孔调节板相连，然后插入真空动密封针孔调节器内，第二定位器位于真空动密封针孔调节器上端，用于针孔调节时的定位。
所述的针孔调节板上开有针孔。
所述的第二定位器材料为304无磁不锈钢；第二调节连动杆材料为304无磁不锈钢；真空动密封针孔调节器材料为304无磁不锈钢，真空度10-5Pa；针孔调节板材料为304无磁不锈钢，长10cm，宽8cm，厚度2cm；针孔三种直径分别为0.2mm，0.5mm，1.0mm。
本发明的有益效果在于：采用真空管道、针孔调节器和铍窗调节器，非常有效地同时解决了软X射线测量常遇到的空气吸收、准直和通量调节等问题，非常适用于磁约束核聚变装置软X射线测量系统。
附图说明
图1为本发明所提供的一种软X射线准直和通量调节的真空动密封机构示意图；
图2为铍窗调节板结构图；
图3为针孔调节板结构图。
图中：1第一对接法兰，2第一真空过渡管，3插板阀，4波纹管，5真空动密封铍窗调节器，6第一定位器，7第一调节连动杆，8铍窗调节板，9真空抽口，10真空动密封针孔调节器，11针孔调节板，12探测器对接密封法兰，13铍窗，14针孔，21第二对接法兰，22第二真空过渡管，26第二定位器，27第二调节连动杆，32第二真空过渡管。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
目前现有的磁约束核聚变装置软X射线测量通常会遇到三个问题：软X射线被空气吸收、软X射线准直和软X射线通量调节，这三个问题可导致测量结果误差变大，甚至完全失真。为解决这三个问题，本发明提供了一套软X射线准直和通量调节的真空动密封机构。
如图1所示，一种软X射线准直和通量调节的真空动密封机构，它包括：真空系统、铍窗调节器和针孔调节器，铍窗调节器的两侧分别与真空系统和针孔调节器连接，通过真空系统、铍窗调节器和针孔调节器，实现了软X射线准直和通量调节的一体结构。
真空系统包括：第一对接法兰1、第二对接法兰21、第一真空过渡管2、第二真空过渡管22、第三真空过渡管32、插板阀3、波纹管4、真空抽口9和探测器对接密封法兰12。如图1所示，第一对接法兰1焊接在第二真空过渡管22的一端，插板阀3两侧分别连接有第一真空过渡管2、第二真空过渡管22，第一真空过渡管2通过第二对接法兰21连接波纹管4，真空抽口9焊接在第三真空过渡管32上，探测器对接密封法兰12位于最右端，与真空动密封针孔调节器相连。
其中，对接法兰，材料为304无磁不锈钢，刀口密封；真空过渡管，材料为304无磁不锈钢，直径50mm；插板阀，材料为304无磁不锈钢型号，直径50mm；波纹管，材料为无磁不锈钢型号304，型号KF50；真空抽口，料为304无磁不锈钢，直径25mm；探测器对接密封法兰，材料为304无磁不锈钢，氟橡胶圈密封。
铍窗调节器包括：真空动密封铍窗调节器5、第一定位器6、第一调节连动杆7、铍窗调节板8和铍窗13。如图1所示，第一调节连动杆7下端与铍窗调节板8相连，然后插入真空动密封铍窗调节器5内，第一定位器6位于真空动密封铍窗调节器5上端，用于铍窗调节时的定位。如图2所示，铍窗调节板8上设置有铍窗13，本实施例中铍窗13的数量为3个。
真空动密封铍窗调节器，材料为304无磁不锈钢，真空度10-5Pa；定位器，材料为304无磁不锈钢；调节连动杆，材料为304无磁不锈钢；铍窗调节板，材料为304无磁不锈钢，长10cm，宽8cm，厚度2cm；铍窗，纯度≥99.99％，直径8mm，三种厚度分别为20μm，50μm和100μm。
针孔调节器包括：第二定位器26、第二调节连动杆27、真空动密封针孔调节器10、针孔调节板11和针孔14。如图1所示，真空动密封针孔调节器10靠近真空动密封铍窗调节器5的一侧连接有第三真空过渡管32，另一侧连接有探测器对接密封法兰12，第二调节连动杆27下端与针孔调节板11相连，然后插入真空动密封针孔调节器10内，第二定位器26位于真空动密封针孔调节器10上端，用于针孔调节时的定位。如图3所示，针孔调节板11上开有针孔14，本实施例中针孔14的数量为3个。
其中，定位器，材料为304无磁不锈钢；调节连动杆，材料为304无磁不锈钢；真空动密封针孔调节器，材料为304无磁不锈钢，真空度10-5Pa；针孔调节板，材料为304无磁不锈钢，长10cm，宽8cm，厚度2cm；针孔，三种直径分别为0.2mm，0.5mm，1.0mm。
对接法兰、真空过渡管、插板阀、波纹管、真空抽口和探测器对接密封法兰构成真空管道，解决了空气对软X射线吸收的问题。软X射线进入测量管道，经过真空动密封铍窗调节器，铍窗过滤了低能软X射线，然后通过真空动密封针孔调节器，针孔调节控制了透射软X射线的通量，最后通过探测器对接密封法兰进入探测器，实现了对软X射线的准直和通量调节。

Claims (9)

1.一种软X射线准直和通量调节的真空动密封机构，其特征在于：它包括真空系统、铍窗调节器和针孔调节器，铍窗调节器的两侧分别与真空系统和针孔调节器连接，通过真空系统、铍窗调节器和针孔调节器，实现了软X射线准直和通量调节的一体结构。
2.如权利要求1所述的一种软X射线准直和通量调节的真空动密封机构，其特征在于：所述的真空系统包括第一对接法兰(1)、第二对接法兰(21)、第一真空过渡管(2)、第二真空过渡管(2)、第三真空过渡管(32)、插板阀(3)、波纹管(4)、真空抽口(9)和探测器对接密封法兰(12)，第一对接法兰(1)焊接在第二真空过渡管(22)的一端，插板阀(3)两侧分别连接有第一真空过渡管(2)、第二真空过渡管(22)，第一真空过渡管(2)通过第二对接法兰(21)连接波纹管(4)，真空抽口(9)焊接在第三真空过渡管(32)上，探测器对接密封法兰(12)位于最右端，与真空动密封针孔调节器相连。
3.如权利要求2所述的一种软X射线准直和通量调节的真空动密封机构，其特征在于：所述的第一对接法兰(1)、第二对接法兰(21)材料为304无磁不锈钢，刀口密封；第一真空过渡管(2)、第二真空过渡管(22)、第三真空过渡管(2)材料为304无磁不锈钢，直径50mm；插板阀(3)材料为304无磁不锈钢型号，直径50mm；波纹管(4)材料为无磁不锈钢型号304，型号KF50；真空抽口(9)材料为304无磁不锈钢，直径25mm；探测器对接密封法兰(12)材料为304无磁不锈钢，氟橡胶圈密封。
4.如权利要求1所述的一种软X射线准直和通量调节的真空动密封机构，其特征在于：所述的铍窗调节器包括真空动密封铍窗调节器(5)、第一定位器(6)、第一调节连动杆(7)、铍窗调节板(8)和铍窗(13)，第一调节连动杆(7)下端与铍窗调节板(8)相连，然后插入真空动密封铍窗调节器(5)内，第一定位器(6)位于真空动密封铍窗调节器(5)上端，用于铍窗调节时的定位。
5.如权利要求4所述的一种软X射线准直和通量调节的真空动密封机构，其特征在于：所述的铍窗调节板(8)上设有铍窗(13)。
6.如权利要求4或5所述的一种软X射线准直和通量调节的真空动密封机构，其特征在于：所述的真空动密封铍窗调节器(5)材料为304无磁不锈钢，真空度10-5Pa；第一定位器(6)材料为304无磁不锈钢；第一调节连动杆(7)材料为304无磁不锈钢；铍窗调节板(8)材料为304无磁不锈钢，长10cm，宽8cm，厚度2cm；铍窗(13)纯度≥99.99％，直径8mm，三种厚度分别为20μm，50μm和100μm。
7.如权利要求1所述的一种软X射线准直和通量调节的真空动密封机构，其特征在于：所述的针孔调节器包括第二定位器(26)、第二调节连动杆(27)、真空动密封针孔调节器(10)、针孔调节板(11)和针孔(14)，真空动密封针孔调节器(10)靠近真空动密封铍窗调节器(5)的一侧连接有第三真空过渡管(32)，另一侧连接有探测器对接密封法兰(12)，第二调节连动杆(27)下端与针孔调节板(11)相连，然后插入真空动密封针孔调节器(10)内，第二定位器(26)位于真空动密封针孔调节器(10)上端，用于针孔调节时的定位。
8.如权利要求5所述的一种软X射线准直和通量调节的真空动密封机构，其特征在于：所述的针孔调节板(11)上开有针孔(14)。
9.如权利要求7或者8所述的一种软X射线准直和通量调节的真空动密封机构，其特征在于：所述的第二定位器(26)材料为304无磁不锈钢；第二调节连动杆(27)材料为304无磁不锈钢；真空动密封针孔调节器(10)材料为304无磁不锈钢，真空度10-5Pa；针孔调节板(11)材料为304无磁不锈钢，长10cm，宽8cm，厚度2cm；针孔(14)三种直径分别为0.2mm，0.5mm，1.0mm。
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