CN114371211B - 一种质谱计电磁铁精准微调定位装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于同位素分析技术，具体涉及一种质谱计电磁铁精准微调定位装置，包括磁铁托盘、设于磁铁托盘上的方向与电磁铁运动方向平行的联动导轨，以及与电磁铁连接的固定在磁铁托盘上的丝杆调节机构；所述的联动导轨为调节对象电磁铁提供运动方向限定，使得电磁铁相对于磁铁托盘运动；磁铁托盘是该装置的主体，托盘采用螺钉直接紧固的方式，将其安装在主机台板表面，可避免托盘变形和支撑移位等影响定位锁定。锁定机构锁定电磁铁空间位置，确保电磁铁在锁定状态下能够长期稳固，不易产生移动。该装置具有多方向独立调节功能；调节精度高，单一方向步进微调量小于0.2mm。
Description
技术领域
本发明属于同位素分析技术，具体涉及一种质谱计电磁铁精准微调定位装置。
背景技术
磁式质谱计是一种利用不同荷质比的离子在电磁场中会进行分离的原理，对待测物质同位素丰度进行精密测定的大型分析仪器。
质量分析器是其核心部件，主要由分离电磁铁、真空偏转扁管和电磁铁调节定位装置等组成。分离电磁铁主要由极靴和线包组成，为质谱计提供所需的偏转磁场。真空偏转扁管为离子流提供真空环境下的飞行通道。调节定位装置承载电磁铁并提供位置调节、定位功能，安装在电磁铁底部。
常用质谱计电磁铁的质量都较大，在调试时需要在水平面上精准、灵活移动；在位置调整完成后，保持长期位置固定。当电磁铁调整到理论设计位置，质谱计可对待测物质进行分离，并良好聚焦至各接收杯；如果偏离理论位置会导致离子束聚焦不良、像差增大，从而显现为峰形系数高、像变宽等现象，最终导致仪器测量精度低、性能下降。因此，电磁铁调节定位装置的结构、安装位置、调节方式和定位锁紧的设计特别重要，直接决定了质谱计的性能水平。
目前主流磁式质谱计使用的电磁铁调节定位装置多种多样，按结构方式可以分为层叠式、轨道式和托盘式等。层叠式结构调节灵活，但安装误差大，锁定能力较弱；轨道式结构调节自由度较差，并且运动轨迹与中心线位置不平行；托盘式结构对应的磁铁本身自带运动结构，其托盘可进行高度调节，该结构安装方便、结构紧凑，但托盘支撑不适用于更重的电磁铁，另外锁定能力较弱。鉴于三倍色散质谱仪器所使用的磁铁重量大，调节精度要求高，现有设计均存在不足，因此，设计了一种新型质谱计电磁铁精准微调定位装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种质谱计电磁铁精准微调定位装置，能够提高仪器性能，可用于多种电磁铁精准微调定位。
本发明的技术方案如下：
一种质谱计电磁铁精准微调定位装置，包括磁铁托盘、设于磁铁托盘上的方向与电磁铁运动方向平行的联动导轨，以及与电磁铁连接的固定在磁铁托盘上的丝杆调节机构；
所述的联动导轨为调节对象电磁铁提供运动方向限定，使得电磁铁相对于磁铁托盘运动；
所述的丝杠调节机构包括调节座、调节丝杆和进给刻度盘；所述的调节座固定安装在所述磁铁托盘的一端，磁铁托盘的另一端固定有侧挡板，调节座和侧挡板中心连线沿着所述的磁铁托盘的中心轴线；所述的调节丝杆伸出调节座外部，且其外端安装有进给刻度盘。
所述的联动导轨由两条，安装在磁铁托盘中轴线两侧。
所述的联动导轨上加工的一个个等间距的限位槽，所述的限位槽与电磁铁下部安装的滚针配合，且滚针在联动导轨的限位槽内的径向游隙为0.8-1.1mm，轴向游隙1.8-2.1mm.
所述的联动导轨的高度不能大于滚针直径。
所述的联动导轨的设计高度H＝2/3D，D为滚针直径。
所述的滚针为Gcr15轴承钢滚针。
所述的磁铁托盘由不锈钢加工而成，主体为板状结构，两侧部分别设有竖板。
所述的锁定机构包括对顶螺栓和偏心锁紧螺母，顶螺栓固定在电磁铁的一侧，对其进行横向锁紧，偏心锁紧螺母位于所述的对顶螺栓上部，其对电磁铁进行纵向锁紧。
本发明的显著效果如下：
装置由磁铁托盘、联动导轨、丝杆调节机构和锁定机构等组件构成。
磁铁托盘是该装置的主体，托盘采用螺钉直接紧固的方式，将其安装在主机台板表面，可避免托盘变形和支撑移位等影响定位锁定。
联动导轨为电磁铁提供运动功能，电磁铁安装在导轨上。
丝杠调节机构主要功能是对电磁铁进行前后微调，该调节机构设计了一个有一定自由度的调节座和调节丝杆，使电磁铁的前后步进微调量小于0.2mm。
锁定机构锁定电磁铁空间位置，确保电磁铁在锁定状态下能够长期稳固，不易产生移动。
该装置具有多方向独立调节功能；调节精度高，单一方向步进微调量小于0.2mm；
同时设计有锁紧装置，使电磁铁能够长期定位且稳固可靠；导轨采用了联动结构，电磁铁运动较灵活。
另外，该装置还具有结构紧凑，安装方便，成本低等特点。本装置设计了各零部件高度位置管线，现了模块化设计，使该装置可应用于各类磁式质谱计中，从而提升仪器性能，具有很好的实际应用价值。
附图说明
图1为质谱计电磁铁精准微调定位装置示意图；
图2为质谱计电磁铁精准微调定位装置安装了调解对象电磁跌之后的示意图；
图3为联动导轨示意图；
图4为磁铁托盘示意图；
图5为丝杆调节机构示意图；
图6为锁定机构示意图；
图中：1.磁铁托盘；2.联动导轨；3.丝杆调节机构；4.锁定机构；5.电磁铁；
101.侧挡板；102.板状结构；103.竖板；104.安装槽；
201.限位槽；
301.调节座；302.调节丝杆；303.进给刻度盘；
401.对顶螺栓；402.偏心锁紧螺母。
具体实施方式
下面通过附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。
装置由磁铁托盘1、联动导轨2、丝杆调节机构3和锁定机构4组件构成。
磁铁托盘1采用螺钉直接紧固的方式，将其固定安装。
联动导轨2为调节对象电磁铁提供运动功能，联动导轨2安装在磁铁托盘1上，调节对象电磁铁安装在导轨上。其能够通过配合使得电磁铁相对于磁铁托盘1运动；
丝杠调节机构3的功能是当调节对象电磁铁安装到联动导轨2上某一位置时，再进一步对其进行前后位置微调。
丝杠调节机构3设计了一个有一定自由度的调节座301、调节丝杆302和进给刻度盘303，调节丝杆302和电磁铁连接，控制进给刻度盘303，使得电磁铁的前后步进微调量小于0.2mm。
锁定机构4来锁定电磁铁空间位置，当电磁铁滑动到制定位置并且微调之后精度满足要求后，通过锁定机构4确保电磁铁在锁定状态下能够长期稳固，不易产生移动。
下面分别描述各部分的结构组成。
如图3所示，联动导轨2为长条状结构，其上部加工安装孔用于与磁铁托盘1固定连接。
如图4所示，磁铁托盘1由304不锈钢加工而成，主体为板状结构102，对侧面各边角进行部分倒圆角处理；
磁铁托盘1是放置联动导轨的开放空间，侧部可安装有竖板103，用于磁铁托盘1的固定和安装；
其中在一侧端安装有侧挡板101，其用于与丝杠调节机构3配合，通过调节丝杆302安装调节对象电磁铁。
侧挡板101的设计是为了提供电磁铁的侧向微调能力和锁紧功能，其长度与轭铁长度相同，充分满足定位尺寸的需求，且可以消除对电磁铁吊装路径的干涉影响。
上述的联动导轨2由两条，安装在磁铁托盘1中轴线两侧；
如图5所示，丝杠调节机构3包括调节座301、调节丝杆302和进给刻度盘303；
其中调节座301固定安装在上述磁铁托盘1与侧挡板101相对的另一侧端；
调节丝杆302安装在上述调节座301，并且调节丝杆302沿着磁铁托盘1的中心轴线方向，调节丝杆302伸出调节座301外部，并且在外端安装有进给刻度盘303，通过调节进给刻度盘303转动角度，带动调节丝杆302，控制转动大小；
上述调节丝杆302与调节对象电磁铁固定连接，因此可以推拉电磁铁相对联动导轨2运动；
进给刻度盘303还对电磁铁起到了提供力矩的作用，由于进给刻度盘303的可控调节，使得上述电磁铁推拉位置可精确调节；
当丝杠调节杠作为主体时，作为被动件的电磁铁就会随丝杠的转动角度按照对应规格的导程化作直线运动，并且为保证调节过程中速度快捷、连接平稳，设计丝杠螺纹长度小于总位移量的1/2。
如图6所示，锁定机构4包括带自锁功能的对顶螺栓401和偏心锁紧螺母402，在电磁铁5调整到位后，对顶螺栓401固定在电磁铁5的一侧，对其进行横向锁紧，再利用偏心锁紧螺母402对电磁铁5进行纵向锁紧。
另外联动导轨2和电磁铁的配合，也可以采用滚针配合。即电磁铁放置在滚针上，与其固定连接；
上述联动导轨2安装在磁铁托盘1的安装槽104内(安装槽的长度大于联动导轨2的长度)，滚针与联动导轨2上加工的一个个等间距的限位槽201配合，当电磁铁带动滚针移动时，带动联动导轨2在安装槽内移动，
联动导轨2选用铝型材；
联动导轨2的高度不能大于滚针直径，优选联动导轨2的设计高度H＝2/3D，D为滚针直径；
滚针在联动导轨2的限位槽201内的径向游隙为1mm，轴向游隙2mm，根据尺寸等距装配。
滚针一般使用平面推力轴承滚针，选择Gcr15轴承钢滚针。
安装磁铁时，
先安装磁铁托盘1和联动导轨2和滚针；
之后将电磁铁对应导轨的位置安装并大致调整方位后安装丝杠调节结构3；
根据质谱仪调试的实际情况，调节丝杠调节杆达到最佳效果；
之后用偏心螺母锁定电磁铁的位置，防止误触等造成电磁铁位置偏离。
Claims (6)
1.一种质谱计电磁铁精准微调定位装置，其特征在于：包括磁铁托盘(1)、设于磁铁托盘(1)上的方向与电磁铁运动方向平行的联动导轨(2)，以及与电磁铁连接的固定在磁铁托盘(1)上的丝杠调节机构(3)；
所述的联动导轨(2)为调节对象电磁铁提供运动方向限定，使得电磁铁相对于磁铁托盘(1)运动；
所述的丝杠调节机构(3)包括调节座(301)、调节丝杆(302)和进给刻度盘(303)；所述的调节座(301)固定安装在所述磁铁托盘(1)的一端，磁铁托盘(1)的另一端固定有侧挡板(101)，调节座(301)和侧挡板(101)中心连线沿着所述的磁铁托盘(1)的中心轴线；所述的调节丝杆(302)伸出调节座(301)外部，且其外端安装有进给刻度盘(303)；
所述的联动导轨(2)由两条，安装在磁铁托盘(1)中轴线两侧；
所述的联动导轨(2)上加工的一个个等间距的限位槽(201)，所述的限位槽(201)与电磁铁下部安装的滚针配合，且滚针在联动导轨(2)的限位槽(201)内的径向游隙为0.8-1.1mm，轴向游隙1.8-2.1mm。
2.如权利要求1所述的一种质谱计电磁铁精准微调定位装置，其特征在于：所述的联动导轨(2)的高度不能大于滚针直径。
3.如权利要求2所述的一种质谱计电磁铁精准微调定位装置，其特征在于：所述的联动导轨(2)的设计高度H＝2/3D，D为滚针直径。
4.如权利要求3所述的一种质谱计电磁铁精准微调定位装置，其特征在于：所述的滚针为Gcr15轴承钢滚针。
5.如权利要求1所述的一种质谱计电磁铁精准微调定位装置，其特征在于：所述的磁铁托盘(1)由304不锈钢加工而成，主体为板状结构(102)，两侧部分别设有竖板(103)。
6.如权利要求1所述的一种质谱计电磁铁精准微调定位装置，其特征在于：包括锁定机构(4)，所述的锁定机构(4)包括对顶螺栓(401)和偏心锁紧螺母(402)，对顶螺栓(401)固定在电磁铁的一侧，对其进行横向锁紧，偏心锁紧螺母(402)位于所述的对顶螺栓(401)上部，其对电磁铁进行纵向锁紧。
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