CN113155868A - 基于圆片样品顶出技术的在线辐照蠕变样品台 - Google Patents

基于圆片样品顶出技术的在线辐照蠕变样品台 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于圆片样品顶出技术的在线辐照蠕变样品台，包括真空腔室，真空腔室底部连接有应力加载器，真空腔室的第一侧壁上设置有第一CF100标准接口，真空腔室的第二侧壁上设置有束流管道接口，其中，应力加载承力臂的下端与应力加载器连接，上端与应力传输臂的后端连接；样品放置台与加热元件贴合设置，样品定位在样品放置台上；样品放置台支架的一端与加热元件连接，另一端与第一CF100标准接口连接；应力传输臂的前端依次穿过加热元件和样品放置台与样品相接触。本发明可使样品有效区域流强大，损伤速率高，可高效利用昂贵的加速器机时获得有用数据，快速准确的模拟航空器件的粒子辐照损伤和核材料的中子辐照损伤试验。

Description

基于圆片样品顶出技术的在线辐照蠕变样品台
技术领域
本发明涉及应力条件下的高温辐照装置技术领域，具体是关于一种基于圆片样品顶出技术的在线辐照蠕变样品台。
背景技术
由于重离子具有可快速在材料中引入可控缺陷、损伤大等优点，许多航空航天器件、核材料等的寿命评估中涉及到的损伤和缺陷积累，相对于空间粒子、中子产生的损伤和缺陷，重离子可以比较容易快速的引入数量可控的缺陷，容易实现各种模拟试验；从而大大提高了人们对一些材料在极端条件下快速、高效试验和评估材料性能的水平。
然而，在传统的高能重离子辐照蠕变实验中，存在着辐照样品受到的拉力不均匀、辐照样品面积与受力面积不匹配、温度响应时间长等缺点。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于圆片样品顶出技术的在线辐照蠕变样品台，采用圆杆顶压加载系统，加载样品面积与离子束辐照面积相匹配，可使样品有效区域流强大，损伤速率高，可高效利用昂贵的加速器机时获得有用数据，快速准确的模拟航空器件的粒子辐照损伤和核材料的中子辐照损伤试验。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
本发明所述的基于圆片样品顶出技术的在线辐照蠕变样品台，包括真空腔室，所述真空腔室底部连接有应力加载器，所述真空腔室的第一侧壁上设置有第一CF100标准接口，所述真空腔室的第二侧壁上设置有束流管道接口，所述束流管道接口与所述第一CF100标准接口的位置相对应；所述真空腔室内设置有应力加载承力臂、样品放置台支架、应力传输臂、加热元件、样品放置台以及位移传感器；所述应力加载承力臂的下端与所述应力加载器连接，所述应力加载承力臂的上端与所述应力传输臂的后端连接，所述应力加载承力臂被配置成将所述应力加载器加载的向下的拉力转换成且作用于样品上的水平顶力；所述样品放置台与所述加热元件贴合设置，样品定位在所述样品放置台上；所述样品放置台支架的一端与所述加热元件连接，另一端与所述第一CF100标准接口连接；所述应力传输臂的前端依次穿过所述加热元件和所述样品放置台与样品相接触；所述位移传感器设置于所述应力加载承力臂的一侧，所述位移传感器的下端与所述真空腔室的底部连接；所述位移传感器通过传感器连接杆与所述第一CF100标准接口连接。
所述的在线辐照蠕变样品台，优选地，还包括荧光靶和束流定位装置，所述束流定位装置通过束流定位装置接口与所述真空腔室顶部连接，所述束流定位装置包括伸缩杆和与所述伸缩杆连接的气缸，所述荧光靶设置于所述束流定位装置的伸缩杆的自由端，气缸驱动所述伸缩杆伸缩，以调整所述荧光靶的位置。
所述的在线辐照蠕变样品台，优选地，所述应力加载承力臂包括加载支架、竖杆、L形杆以及L型杆支架，所述加载支架的下端与所述应力加载器连接，所述加载支架的上端与所述竖杆的下端固定连接；所述竖杆的上端与所述L形杆的水平部的一端铰接，所述L形杆的竖直部的上端与所述应力传输臂的后端连接；所述L形杆的拐角处设置有转轴，所述转轴与所述第一CF100标准接口通过所述L型杆支架连接。
所述的在线辐照蠕变样品台，优选地，所述真空腔室的第一侧壁上设置有第一CF35标准接口，所述第一CF35标准接口与所述第一CF100标准接口位于同侧。
所述的在线辐照蠕变样品台，优选地，所述真空腔室的第二侧壁上设置有第二CF35标准接口和第一45°观察窗口，所述第二CF35标准接口和所述第一45°观察窗口与所述束流管道接口位于同侧。
所述的在线辐照蠕变样品台，优选地，所述应力加载器上设置有接线法兰。
所述的在线辐照蠕变样品台，优选地，所述真空腔室的第三侧壁上设置有第二45°观察窗、第二CF100标准接口和放气阀接口，所述真空腔室的第四侧壁上设置有真空腔室前门和观察窗。
所述的在线辐照蠕变样品台，优选地，所述真空腔室的底部设置有真空计接口，所述真空腔室的顶部设置有第三CF100标准接口。
所述的在线辐照蠕变样品台，优选地，所述真空腔室顶部设置有KF35接口和KF15接口，所述KF35接口和所述KF15接口分别位于所述第三CF100标准接口的两侧。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、本发明克服了以往高能重离子辐照蠕变实验单一拉力不均匀、辐照样品面积与受力面积不匹配、温度响应时间长等缺点，采用圆杆顶压加载系统，加载样品面积与离子束辐照面积相匹配，可使样品有效区域流强大，损伤速率高，可高效利用昂贵的加速器机时获得有用数据，快速准确的模拟航空器件的粒子辐照损伤和核材料的中子辐照损伤试验，可以使离子辐照实验能更加接近核反应条件下中子辐照缺陷的模拟实验，也更适用于航空、航天器件的寿命评估。
2、本发明结构紧凑，体积小，重量轻，控制精度高，温度响应时间快，能大大提高辐照实验的效率和束流使用率。
附图说明
图1为本发明的基于圆片样品顶出技术的在线辐照蠕变样品台的主视结构示意图；
图2为本发明的基于圆片样品顶出技术的在线辐照蠕变样品台的左视结构示意图；
图3为本发明的基于圆片样品顶出技术的在线辐照蠕变样品台的俯视结构示意图。
图4为图1中的应力加载承力臂与加热元件和样品放置台的连接示意图；
图中各附图标记为：
1-应力加载器；2-第二CF35标准接口；3-第一45°观察窗口；4-束流管道接口；5-应力加载承力臂；6-样品放置台；7-真空腔室；8-束流定位装置；9-荧光靶；10-加热元件；11-样品放置台支架；12-位移传感器；13-第一CF100标准接口；14-第一CF35标准接口；15-接线法兰；16-第二45°观察窗；17-放气阀接口；18-第二CF100标准接口；19-真空腔室前门；20-观察窗；21-真空计接口；22-第三CF100标准接口；23-束流定位装置接口；24-KF35接口；25-KF15接口；26-应力传输臂；27-L型杆；28-L型杆支架。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。
如图1至3所示，本发明提供的基于圆片样品顶出技术的在线辐照蠕变样品台，包括真空腔室7，真空腔室7底部连接有应力加载器1，真空腔室7的第一侧壁上设置有第一CF100标准接口13，真空腔室7的第二侧壁上设置有束流管道接口4，束流管道接口4与第一CF100标准接口13的位置相对应；真空腔室7内设置有应力加载承力臂5、样品放置台支架11、应力传输臂26(见图4)、加热元件10、样品放置台6以及位移传感器12；应力加载承力臂5的下端与应力加载器1连接，应力加载承力臂5的上端与应力传输臂26的后端连接，应力加载承力臂5被配置成将应力加载器1加载的向下拉力转换成作用于样品上的水平顶力；样品放置台6与加热元件10贴合设置，样品定位在样品放置台6上；样品放置台支架11的一端与加热元件10连接，样品放置台支架11的另一端与第一CF100标准接口13连接；应力传输臂26的前端依次穿过加热元件10和样品放置台6与样品相接触；位移传感器12设置于应力加载承力臂5的一侧，位移传感器12的下端与真空腔室7的底部连接；位移传感器12通过传感器连接杆与第一CF100标准接口13连接。
本发明在工作的时候，束流从束流管道接口4进入到真空腔室7中，照射到样品上，观察样品的辐照损伤率。在此过程中，应力加载器1加载一个向下的拉力，通过应力加载承力臂5转换成作用于样品上的水平顶力，从而模拟了样品的加载力的环境；加热元件10模拟了一个温度的环境。
在上述实施例中，优选地，本发明还包括荧光靶9和束流定位装置8，束流定位装置8通过设置在真空腔室7顶部的束流定位装置接口23与真空腔室7连接，束流定位装置8包括伸缩杆和与伸缩杆连接的气缸，所述荧光靶9设置于束流定位装置8的伸缩杆的自由端，气缸驱动伸缩杆伸缩，以调整荧光靶9的位置。荧光靶9用于对束流进行定位，确保束流照射到样品上。
在上述实施例中，优选地，如图4所示，应力加载承力臂5包括加载支架、竖杆、L形杆27以及L型杆支架28，加载支架的下端与应力加载器1连接，加载支架的上端与竖杆的下端固定连接；竖杆的上端与L形杆27的水平部的一端铰接，L形杆27的竖直部的上端与应力传输臂26的后端连接；L形杆27的拐角处设置有转轴，转轴与第一CF100标准接口13通过L型杆支架28连接。应力加载承力臂5的加载支架被应力加载器1加载一个向下的拉力，加载支架拉动竖杆向下运动，L形杆27的水平部向上翘起，并绕转轴转动，从而通过L形杆27的竖直部转换成作用于样品上的水平顶力。
在上述实施例中，优选地，真空腔室7的第一侧壁上设置有第一CF35标准接口14，第一CF35标准接口14与第一CF100标准接口13位于同侧。
在上述实施例中，优选地，真空腔室7的第二侧壁上设置有第二CF35标准接口2和第一45°观察窗口3，第二CF35标准接口2和第一45°观察窗口3与束流管道接口4位于同侧。
在上述实施例中，优选地，应力加载器1上设置有接线法兰15，接线法兰15用于电源接线。
在上述实施例中，优选地，真空腔室7的第三侧壁上设置有第二45°观察窗16、第二CF100标准接口18和放气阀接口17，真空腔室7的第四侧壁上设置有真空腔室前门19和观察窗20。
在上述实施例中，优选地，真空腔室7的底部设置有真空计接口21，真空腔室7的顶部设置有第三CF100标准接口22。
在上述实施例中，优选地，真空腔室7顶部设置有KF35接口24和KF15接口25，KF35接口24和KF15接口25分别位于第三CF100标准接口22的两侧。
需要说明的是：第一CF100标准接口13为束流主管道预留其它设备接口，第二CF100标准接口18为附加散射装置等预留接口，第三CF100标准接口22为其它样品台等预留接口；第一CF35标准接口14和第二CF35标准接口2为预留接口；第一45°观察窗口3、第二45°观察窗口16和观察窗20均是用于观察真空腔室7的内部情况的；KF35接口24和KF15接口25分别为真空抽气波纹管接口和放气阀接口。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种基于圆片样品顶出技术的在线辐照蠕变样品台，其特征在于，包括真空腔室，所述真空腔室底部连接有应力加载器，所述真空腔室的第一侧壁上设置有第一CF100标准接口，所述真空腔室的第二侧壁上设置有束流管道接口，所述束流管道接口与所述第一CF100标准接口的位置相对应；
所述真空腔室内设置有应力加载承力臂、样品放置台支架、应力传输臂、加热元件、样品放置台以及位移传感器；
所述应力加载承力臂的下端与所述应力加载器连接，所述应力加载承力臂的上端与所述应力传输臂的后端连接，所述应力加载承力臂被配置成将所述应力加载器加载的向下的拉力转换成且作用于样品上的水平顶力；所述样品放置台与所述加热元件贴合设置，样品定位在所述样品放置台上；所述样品放置台支架的一端与所述加热元件连接，另一端与所述第一CF100标准接口连接；所述应力传输臂的前端依次穿过所述加热元件和所述样品放置台与样品相接触；所述位移传感器设置于所述应力加载承力臂的一侧，所述位移传感器的下端与所述真空腔室的底部连接；所述位移传感器通过传感器连接杆与所述第一CF100标准接口连接。
2.根据权利要求1所述的在线辐照蠕变样品台，其特征在于，还包括荧光靶和束流定位装置，所述束流定位装置通过束流定位装置接口与所述真空腔室顶部连接，所述束流定位装置包括伸缩杆和与所述伸缩杆连接的气缸，所述荧光靶设置于所述束流定位装置的伸缩杆的自由端，气缸驱动所述伸缩杆伸缩，以调整所述荧光靶的位置。
3.根据权利要求1所述的在线辐照蠕变样品台，其特征在于，所述应力加载承力臂包括加载支架、竖杆、L形杆以及L型杆支架，所述加载支架的下端与所述应力加载器连接，所述加载支架的上端与所述竖杆的下端固定连接；所述竖杆的上端与所述L形杆的水平部的一端铰接，所述L形杆的竖直部的上端与所述应力传输臂的后端连接；所述L形杆的拐角处设置有转轴，所述转轴与所述第一CF100标准接口通过所述L型杆支架连接。
4.根据权利要求1所述的在线辐照蠕变样品台，其特征在于，所述真空腔室的第一侧壁上设置有第一CF35标准接口，所述第一CF35标准接口与所述第一CF100标准接口位于同侧。
5.根据权利要求1所述的在线辐照蠕变样品台，其特征在于，所述真空腔室的第二侧壁上设置有第二CF35标准接口和第一45°观察窗口，所述第二CF35标准接口和所述第一45°观察窗口与所述束流管道接口位于同侧。
6.根据权利要求1所述的在线辐照蠕变样品台，其特征在于，所述应力加载器上设置有接线法兰。
7.根据权利要求1所述的在线辐照蠕变样品台，其特征在于，所述真空腔室的第三侧壁上设置有第二45°观察窗、第二CF100标准接口和放气阀接口，所述真空腔室的第四侧壁上设置有真空腔室前门和观察窗。
8.根据权利要求1所述的在线辐照蠕变样品台，其特征在于，所述真空腔室的底部设置有真空计接口，所述真空腔室的顶部设置有第三CF100标准接口。
9.根据权利要求8所述的在线辐照蠕变样品台，其特征在于，所述真空腔室顶部设置有KF35接口和KF15接口，所述KF35接口和所述KF15接口分别位于所述第三CF100标准接口的两侧。
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