CN112611765A - 一种应用中子穿透打靶的材料性能测试设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种应用中子穿透打靶的材料性能测试设备，包括底座，所述的底座上设置有质子发射器和样品环境移动块，所述的样品环境移动块上设置有样品环境机构，所述的样品环境机构和质子发射器之间设置有直管，所述的直管为具有收缩功能的软管，直管一端固定连接在质子发射器的发射口，另一端固定连接有直管固接套，所述的直管固接套安装在移动座上，所述的移动座与底座上设置的移动气缸连接，且移动座与样品环境移动块之间通过开合结构连接；本发明将直管作出具有收拉功能的软管，并且在直管与样品环境机构对接的一端固定连接直管固接套，如此极大的简化了质子发射器与样品环境机构距离调整的难度。

Description

一种应用中子穿透打靶的材料性能测试设备

技术领域

本发明涉及散列中子源领域，尤其涉及一种应用中子穿透打靶的材料性能测试设备。

背景技术

散裂中子源（CSNS）总体原理可简要概括为：（1）使用质子加速器产生流强高、脉冲短的质子束流，（2）使用质子束流轰击重金属靶，产生高通量、短脉冲中子，（3）在靶站的周围建造许多台谱仪，测量中子脉冲打在样品上产生的讯号，从而获得样品物质结构的信息；一般情况下，质子发射器是不移动的，其经过环形循环加速后，通过直管射入到样品环境机构中，而样品环境机构有时需要移动，有时还会调整其与质子发射器之间的距离，也就是需要调整直管的距离，现有的操作大多都是更换直管，在辐射环境中，操作复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用中子穿透打靶的材料性能测试设备，将直管作出具有收拉功能的软管，并且在直管与样品环境机构对接的一端固定连接直管固接套，如此极大的简化了质子发射器与样品环境机构距离调整的难度。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种应用中子穿透打靶的材料性能测试设备，包括底座，所述的底座上设置有质子发射器和样品环境移动块，所述的样品环境移动块上设置有样品环境机构，所述的样品环境机构和质子发射器之间设置有直管，所述的直管为具有收缩功能的软管，直管一端固定连接在质子发射器的发射口，另一端固定连接有直管固接套，所述的直管固接套安装在移动座上，所述的移动座与底座上设置的移动气缸连接，且移动座与样品环境移动块之间通过开合结构连接。

优选的，所述的移动座和质子发射器的外壳上均通过支架设置有与直管配合的直管支撑板，且两个直管支撑板上表面的高度一致。

优选的，所述的样品环境机构包括由下板、筒体和上板组成的样品管，所述的下板、筒体和上板均为可拆卸结构，且下板和上板固定设置有可插入到筒体壁内的环形插块，所述的下板通过支架设置在样品环境移动块上，所述的筒体的侧面开设有穿透口，所述的穿透口与直管对接，所述的下板上设置有装料夹持装置，所述的上板上设置有压料装置，所述的压料装置包括设置在上板的下压架，所述的下压架上设置有竖直走向的电动伸缩杆，所述的电动伸缩杆连接有穿过上板并与上板密封配合的下压杆，所述的下压杆下方连接有下压块，所述的下压块下方设置有下压卡紧气囊，所述的下压卡紧气囊连接到气动组件，所述的上板上还设置有真空泵，且真空泵与样品管内腔连通。

优选的，所述的电动伸缩杆通过硬塑材料的联轴器与下压杆连接，所述的下压块上嵌入有下压电磁铁，所述的下压块为硬塑材质，所述的下压杆的下端设置有与下压电磁铁套接的下压套，且下压套与下压电磁铁磁性配合。

优选的，所述的联轴器的外侧设置有螺纹，所述的下压架上设置有两个水平走向且气缸头相向设置的下压卡位气缸，所述的下压卡位气缸的气缸推杆连接有下压卡位弧块，且下压卡位弧块的内侧设置有内螺纹，此内螺纹与联轴器外侧的螺纹配合。

优选的，所述的上板上还设置有将其贯穿的穿线管，所述的穿线管的下部密封套接有穿线密封套，且穿线密封套固定连接有刚性材质的气管和线管，且气管和线管的另一端均固定在下压块上，下压电磁铁的导线穿过线管并从穿线管穿出，下压卡紧气囊的气道与气管连通，且气管连通穿出穿线管的通气软管，所述的通气软管与设置在下压架上的气囊气泵连通。

优选的，所述的筒体的外侧通过螺纹配合有拆卸螺杆，且拆卸螺杆的端部为光滑杆，并能够穿入到环形插块内。

优选的，所述的装料夹持装置包括下板下方设置的夹持升降架，所述的夹持升降架螺纹配合有夹持升降丝杆，且夹持升降丝杆配合有夹持升降螺母，所述的夹持升降丝杆的上端穿过下板并连接有夹持升降座，所述的夹持升降座上设置有夹持部件，且夹持升降座的下方设置有升降密封套，所述的升降密封套与下板可相对移动并密封配合，所述的夹持升降丝杆处于升降密封套内。

优选的，所述的夹持部件包括设置在夹持升降座上的夹持安装块，所述的夹持安装块竖直设置，且数量不少于三个，所述的夹持安装块上设置有水平走向的夹持螺杆，所述的夹持螺杆配合有夹持锁紧螺母，所述的夹持螺杆连接有与产品配合的夹持块。

附图说明

图1为一种应用中子穿透打靶的材料性能测试设备的结构示意图；

图2为图1中D的局部放大图；

图3为样品环境机构的结构示意图；

图4为装料夹持装置的结构示意图；

图5为下压装置的结构示意图；

图6为图5中A的局部放大图；

图7为图5中B的局部放大图；

图8为筒体和下板连接部分的结构示意图。

图中所示文字标注表示为：1、下板；2、筒体；3、上板；4、环形插块；5、穿透口；6、装料夹持装置；7、下压装置；8、真空泵；9、产品；10、拆装螺杆；11、夹持升降架；12、夹持升降丝杆；13、夹持升降螺母；14、夹持升降座；15、升降密封套；16、夹持安装块；17、夹持螺杆；18、夹持块；19、夹持锁紧螺母；21、下压架；22、电动伸缩杆；23、下压杆；24、下压套；25、下压块；26、下压电磁铁；27、下压卡紧气囊；28、联轴器；29、下压卡位气缸；30、下压卡位弧块；31、穿线管；32、穿线密封套；33、气管；34、线管；35、通气软管；36、导线；37、气囊气泵；51、底座；52、样品环境移动块；53、样品环境机构；54、质子发射器；55、直管；56、移动气缸；57、移动座；58、直管支撑板；59、直管固接套；60、开合结构。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

如图1-2所示，本发明的具体结构为：一种应用中子穿透打靶的材料性能测试设备，包括底座1，所述的底座1上设置有质子发射器54和样品环境移动块52，所述的样品环境移动块52上设置有样品环境机构53，所述的样品环境机构53和质子发射器54之间设置有直管55，所述的直管55为具有收缩功能的软管，直管55一端固定连接在质子发射器54的发射口，另一端固定连接有直管固接套59，所述的直管固接套59安装在移动座57上，所述的移动座57与底座51上设置的移动气缸56连接，且移动座57与样品环境移动块52之间通过开合结构连接。

具体操作如下，当样品环境机构53需要单独移动时，使开合结构处于断开的状态，如此可以单独移动样品环境移动块52，在需要使用时，再将样品环境移动块52移动到与移动座57配合的位置，然后再将开合结构闭合，如此样品环境移动块52与移动座57形成一个整体，之后可以通过移动气缸56带动移动座57及样品环境移动块52进行移动，在移动的过程中，直管是可收缩的软管，其外部形状如波浪形，拉伸时，波浪幅度会逐步减小，压缩时，波浪幅度会逐步增大，整体会保持在直线状态，相比现有技术的更换管道，简化了操作，之后通过质子发射器54发射高速质子，进而经过直管55后进入到样品环境中，进行质子撞击被测产品产生高通量、短脉冲中子，之后通过样品环境中设置的谱仪检测中子的状况，进而完成被测产品性能的测试。

如图1所示，所述的移动座57和质子发射器54的外壳上均通过支架设置有与直管55配合的直管支撑板58，且两个直管支撑板58上表面的高度一致。

两个直管支撑板58的设计，配合直管固接套59，能够更好的保证直管55在收缩和拉伸的过程中保持水平。

如图3和5所示，所述的样品环境机构包括由下板1、筒体2和上板3组成的样品管，所述的下板1、筒体2和上板3均为可拆卸结构，且下板1和上板3固定设置有可插入到筒体2壁内的环形插块4，所述的下板1通过支架设置在样品环境移动块52上，所述的筒体2的侧面开设有穿透口5，所述的穿透口5与直管55对接，所述的下板1上设置有装料夹持装置6，所述的上板3上设置有压料装置7，所述的压料装置7包括设置在上板的下压架21，所述的下压架21上设置有竖直走向的电动伸缩杆22，所述的电动伸缩杆22连接有穿过上板3并与上板3密封配合的下压杆23，所述的下压杆23下方连接有下压块25，所述的下压块25下方设置有下压卡紧气囊27，所述的下压卡紧气囊27连接到气动组件，所述的上板3上还设置有真空泵8，且真空泵8与样品管内腔连通。

具体操作如下，先将产品9放置到装料夹持装置6上进行夹持，然后将筒体2和上板3组装好，之后再通过下压伸缩杆22带动下压杆23下降，进而会带动下压块25下降，并接触到产品9的上端，之后通过气动组件使下压卡紧气囊27充气，进而能够对产品9的上部进行卡紧限位，确保在下压块25下压的过程中，产品9不会发生偏移，之后控制电动伸缩杆22的伸缩量，即使产品9达到所需的压应力，在这个过程中，真空泵8工作，使样品管处于真空状态，之后再将整个样品环境机构与直管对接，通过质子发射器发射高速质子，高速质子经过直管55后从穿透口5（穿透口一般是易于被质子穿透的材质，如铝板，又不会影响到真空环境）进入到样品管，进而击中被测产品9，产生高通量、短脉冲中子并散发到样品管内设置的谱仪上，如此完成中子靶向撞击操作；采用上述样品环境样机，无需下压杆的直径大于整个下压块，进而可以缩下整个下压杆的尺寸，密封难度也降低了，同时也无需从上抽出产品，相应的避免了干涉的情况，采用上板整体取走的方式，能够方便的结合升降移动设备，如需要进行拉应力的设计，只需要把下压块下方设计成夹持部件即可。

如图5-6所示，所述的电动伸缩杆22通过硬塑材料的联轴器28与下压杆23连接，所述的下压块25上嵌入有下压电磁铁26，所述的下压块为硬塑材质，所述的下压杆23的下端设置有与下压电磁铁26套接的下压套24，且下压套24与下压电磁铁26磁性配合。

在下压杆23的下方设置下压套24，其与下压电磁铁套接配合，然后在通过电磁铁26的磁性进行吸附，如此可以使下压杆23与下压块分开，进而方便整体的拆卸，同时还可以通过拆卸联轴器28的方式使电动伸缩杆与下压杆23分开，进而能够起到方便整体拆卸和维护的作用。

如图6所示，所述的联轴器28的外侧设置有螺纹，所述的下压架21上设置有两个水平走向且气缸头相向设置的下压卡位气缸29，所述的下压卡位气缸29的气缸推杆连接有下压卡位弧块30，且下压卡位弧块30的内侧设置有内螺纹，此内螺纹与联轴器28外侧的螺纹配合。

在电动伸缩杆达到所需伸长量后，需要使其进行锁定，现有的操作都是将电动伸缩杆设置成可以自锁的结构，但是结构复杂，而本申请将联轴器28的外侧设置螺纹，通过下压卡位气缸29带动下压卡位弧块30活动，进而可以是卡位弧块30的内螺纹与联轴器28外侧的螺纹配合，如此可以对电动伸缩杆22进行锁定，相比电动伸缩杆的自锁结构，起到了结构简化的作用，同时在将电动伸缩杆22与下压杆23拆卸时，同样可以起到卡紧联轴器28的作用，只需电动伸缩杆回缩即可实现电动伸缩杆22与联轴器28的拆除，同时还能够确保联轴器28下面的部分不会下落。

如图5-7所示，所述的上板3上还设置有将其贯穿的穿线管31，所述的穿线管31的下部密封套接有穿线密封套32，且穿线密封套32固定连接有刚性材质的气管33和线管34，且气管33和线管34的另一端均固定在下压块25上，下压电磁铁26的导线穿过线管34并从穿线管31穿出，下压卡紧气囊27的气道与气管33连通，且气管33连通穿出穿线管31的通气软管35，所述的通气软管35与设置在下压架21上的气囊气泵37连通。

下压卡紧气囊27的管道和下压电磁铁26的导线必然要从上板3穿出，设计不当，很容易就会破坏真空环境，本申请通过穿线管31的设计，配合穿线密封套32可以实现密封，同时穿线密封套32通过刚性的气管33和线管34与下压块24连接，如此，既能够通过穿线密封套32与穿线管31的密封套接配合来对下压块24的下降起到一定导向作用，同时又能够保证良好的真空环境，在拆卸的过程中也不会出现干涉等情况。

如图8所示，所述的筒体2的外侧通过螺纹配合有拆卸螺杆10，且拆卸螺杆10的端部为光滑杆，并能够穿入到环形插块4内。

在筒体2的外侧设置能够插入到环形插块4内的拆卸螺杆10，如此可以使上板和筒体或者下板和筒体形成一个连接的部分，进而方便上板及上板与筒体整体的取放。

如图4所示，所述的装料夹持装置6包括下板1下方设置的夹持升降架11，所述的夹持升降架11螺纹配合有夹持升降丝杆12，且夹持升降丝杆12配合有夹持升降螺母13，所述的夹持升降丝杆12的上端穿过下板1并连接有夹持升降座14，所述的夹持升降座14上设置有夹持部件，且夹持升降座14的下方设置有升降密封套15，所述的升降密封套15与下板1可相对移动并密封配合，所述的夹持升降丝杆12处于升降密封套15内。

装料夹持装置6的结构设计，能够通过夹持升降丝杆12的转动实现夹持升降座14的升降，进而可以实现夹持部件及其夹持的产品的升降，起到方便调节的作用，同时通过升降密封套15的设计，可以在升降的过程中保持下板1的密封性能，同时又不会影响到夹持升降座14的升降，反而还能够起到导向的作用。

如图4所示，所述的夹持部件包括设置在夹持升降座14上的夹持安装块16，所述的夹持安装块16竖直设置，且数量不少于三个，所述的夹持安装块16上设置有水平走向的夹持螺杆17，所述的夹持螺杆17配合有夹持锁紧螺母19，所述的夹持螺杆17连接有与产品9配合的夹持块18。

夹持部件的具体操作为，先将产品9放置到夹持安装块16的中间，然后再通过夹持螺杆17带动夹持块18活动，进而使夹持块18对产品9进行夹持，之后再通过夹持锁紧螺母19将夹持螺杆17锁紧，即完成夹持操作，操作方便，且采用三个以上的夹持安装块16的设计，进而能够至少有三个点的夹持，如此能够针对不规格的产品进行夹持。

在具体使用本申请时，各个驱动部件可以配合专门的控制系统控制，也可以部分配合控制系统，部门通过手动按钮进行操作。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种应用中子穿透打靶的材料性能测试设备，包括底座（1），所述的底座（1）上设置有质子发射器（54）和样品环境移动块（52），所述的样品环境移动块（52）上设置有样品环境机构（53），所述的样品环境机构（53）和质子发射器（54）之间设置有直管（55），其特征在于，所述的直管（55）为具有收缩功能的软管，直管（55）一端固定连接在质子发射器（54）的发射口，另一端固定连接有直管固接套（59），所述的直管固接套（59）安装在移动座（57）上，所述的移动座（57）与底座（51）上设置的移动气缸（56）连接，且移动座（57）与样品环境移动块（52）之间通过开合结构连接。

2.根据权利要求1所述的一种应用中子穿透打靶的材料性能测试设备，其特征在于，所述的移动座（57）和质子发射器（54）的外壳上均通过支架设置有与直管（55）配合的直管支撑板（58），且两个直管支撑板（58）上表面的高度一致。

3.根据权利要求1所述的一种应用中子穿透打靶的材料性能测试设备，其特征在于，所述的样品环境机构包括由下板（1）、筒体（2）和上板（3）组成的样品管，所述的下板（1）、筒体（2）和上板（3）均为可拆卸结构，且下板（1）和上板（3）固定设置有可插入到筒体（2）壁内的环形插块（4），所述的下板（1）通过支架设置在样品环境移动块（52）上，所述的筒体（2）的侧面开设有穿透口（5），所述的穿透口（5）与直管（55）对接，所述的下板（1）上设置有装料夹持装置（6），所述的上板（3）上设置有压料装置（7），所述的压料装置（7）包括设置在上板的下压架（21），所述的下压架（21）上设置有竖直走向的电动伸缩杆（22），所述的电动伸缩杆（22）连接有穿过上板（3）并与上板（3）密封配合的下压杆（23），所述的下压杆（23）下方连接有下压块（25），所述的下压块（25）下方设置有下压卡紧气囊（27），所述的下压卡紧气囊（27）连接到气动组件，所述的上板（3）上还设置有真空泵（8），且真空泵（8）与样品管内腔连通。

4.根据权利要求3所述的一种应用中子穿透打靶的材料性能测试设备，其特征在于，所述的电动伸缩杆（22）通过硬塑材料的联轴器（28）与下压杆（23）连接，所述的下压块（25）上嵌入有下压电磁铁（26），所述的下压块为硬塑材质，所述的下压杆（23）的下端设置有与下压电磁铁（26）套接的下压套（24），且下压套（24）与下压电磁铁（26）磁性配合。

5.根据权利要求4所述的一种应用中子穿透打靶的材料性能测试设备，其特征在于，所述的联轴器（28）的外侧设置有螺纹，所述的下压架（21）上设置有两个水平走向且气缸头相向设置的下压卡位气缸（29），所述的下压卡位气缸（29）的气缸推杆连接有下压卡位弧块（30），且下压卡位弧块（30）的内侧设置有内螺纹，此内螺纹与联轴器（28）外侧的螺纹配合。

6.根据权利要求4所述的一种应用中子穿透打靶的材料性能测试设备，其特征在于，所述的上板（3）上还设置有将其贯穿的穿线管（31），所述的穿线管（31）的下部密封套接有穿线密封套（32），且穿线密封套（32）固定连接有刚性材质的气管（33）和线管（34），且气管（33）和线管（34）的另一端均固定在下压块（25）上，下压电磁铁（26）的导线穿过线管（34）并从穿线管（31）穿出，下压卡紧气囊（27）的气道与气管（33）连通，且气管（33）连通穿出穿线管（31）的通气软管（35），所述的通气软管（35）与设置在下压架（21）上的气囊气泵（37）连通。

7.根据权利要求3所述的一种应用中子穿透打靶的材料性能测试设备，其特征在于，所述的筒体（2）的外侧通过螺纹配合有拆卸螺杆（10），且拆卸螺杆（10）的端部为光滑杆，并能够穿入到环形插块（4）内。

8.根据权利要求7所述的一种应用中子穿透打靶的材料性能测试设备，其特征在于，所述的装料夹持装置（6）包括下板（1）下方设置的夹持升降架（11），所述的夹持升降架（11）螺纹配合有夹持升降丝杆（12），且夹持升降丝杆（12）配合有夹持升降螺母（13），所述的夹持升降丝杆（12）的上端穿过下板（1）并连接有夹持升降座（14），所述的夹持升降座（14）上设置有夹持部件，且夹持升降座（14）的下方设置有升降密封套（15），所述的升降密封套（15）与下板（1）可相对移动并密封配合，所述的夹持升降丝杆（12）处于升降密封套（15）内。

9.根据权利要求8所述的一种应用中子穿透打靶的材料性能测试设备，其特征在于，所述的夹持部件包括设置在夹持升降座（14）上的夹持安装块（16），所述的夹持安装块（16）竖直设置，且数量不少于三个，所述的夹持安装块（16）上设置有水平走向的夹持螺杆（17），所述的夹持螺杆（17）配合有夹持锁紧螺母（19），所述的夹持螺杆（17）连接有与产品（9）配合的夹持块（18）。

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