CN114423140B - 一种用于高能粒子加速器的旋转剥离靶 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于高能粒子加速器的旋转剥离靶，包括：剥离膜靶盘组件，其用于安装多个不同厚度的碳膜；旋转驱动机构，其输出端与所述剥离膜靶盘组件连接，用于驱动所述剥离膜靶盘组件旋转运动，以切换不同厚度的所述碳膜与束流对齐；直线驱动机构，其输出端与所述旋转驱动机构和剥离膜靶组件连接，用于驱动所述剥离膜靶盘组件于真空室内做直线运动，以使剥离膜靶盘组件上的碳膜与束流对齐；法兰连接组件，其用于将所述剥离膜靶盘组件密封连接在所述真空室内。所述用于高能粒子加速器的旋转剥离靶具有结构紧凑、传动平稳、重复定位精度高、可安装不同厚度的膜片以满足不同种类粒子束的要求等优点，能够在保证真空工作环境的情况下更换碳膜。

Description

一种用于高能粒子加速器的旋转剥离靶

技术领域

本发明涉及核能技术中粒子加速器的剥离靶技术领域，具体涉及一种用于高能粒子加速器的旋转剥离靶。

背景技术

剥离靶是高能质子加速器和重离子加速器的关键部件之一，在粒子加速器中，离子源通常只能产生部分离化的离子，为了提高加速效率，在将离子加速到一定能量后，需要利用剥离靶将离子继续剥离至更高电荷态，以使离子在相同的加速梯度下获得更高的能量。

剥离靶的主要难点是由于剥离膜长期受束流的轰击，膜片因受热及辐照等形成损伤从而导致膜片变薄甚至破裂，因此膜片寿命有限，特别是随着目前高功率加速器的发展，剥离膜寿命面临更大的挑战。为了保证加速器的运行效率，需要剥离靶系统能够在线更换膜片，同时不能影响粒子加速器的真空环境。

目前，国内外的剥离靶换膜系统主要有盘式、链式、带式和机械手式等。然而，盘式剥离靶中剥离膜为整体式，局部受损影响整体性能并且难以同时具备不同厚度的膜片以满足不同种类粒子束的需求；链式剥离靶定位精度低、传动不够平稳；带式以及机械手式结构复杂、控制系统要求高、设备成本高。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于高能粒子加速器的旋转剥离靶，其结构紧凑、传动平稳、重复定位精度高、可安装不同厚度的膜片以满足不同种类粒子束的要求、控制方案易实现、设备成本低。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种用于高能粒子加速器的旋转剥离靶，包括：

剥离膜靶盘组件，其用于安装多个不同厚度的碳膜；

旋转驱动机构，其输出端与所述剥离膜靶盘组件连接，用于驱动所述剥离膜靶盘组件旋转运动，以切换不同厚度的所述碳膜与束流对齐；

直线驱动机构，其输出端与所述旋转驱动机构和剥离膜靶组件连接，用于驱动所述剥离膜靶盘组件于真空室内做直线运动，以使剥离膜靶盘组件上的碳膜与束流对齐；

法兰连接组件，其用于将所述剥离膜靶盘组件密封连接在所述真空室内。

进一步地，所述剥离膜靶盘组件包括靶盘座和碳膜固定框，所述靶盘座呈圆盘型，所述靶盘座上沿着圆周方向设有若干等分扇环孔，所述扇环孔内安装碳膜固定框，所述碳膜固定框内用于安装碳膜。

进一步地，还包括：

靶盘支撑组件，其用于支撑所述剥离膜靶盘组件以及连接所述剥离膜把盘组件与轴承套组件；

轴承套组件，其前端穿过所述法兰连接组件，且通过所述靶盘支撑组件与剥离膜靶盘组件连接，用于带动所述剥离膜靶盘组件沿直线运动，所述旋转驱动机构的传动轴穿过所述轴承套组件与所述靶盘座传动连接，用于驱动所述靶盘座转动；

导向套，所述导向套固定安装在所述法兰连接组件内，所述轴承套组件穿过所述导向套与所述靶盘支撑组件连接，且沿所述导向套进行滑动；

真空波纹管组件，其套设在所述轴承套组件的外侧，且一端与所述法兰连接组件密封连接，另一端与所述旋转驱动机构密封连接，所述直线驱动机构的输出端与所述波纹管的另一端或者旋转驱动机构连接。

进一步地，所述轴承套组件包括轴承套、支撑法兰、连接法兰以及轴承，所述轴承套套设在所述真空波纹管组件内，且一端穿过所述法兰连接组件与所述支撑法兰固定连接，另一端通过所述连接法兰与所述磁流体密封组件固定连接，所述轴承固定安装在所述轴承套内，所述传动轴穿过所述轴承，且由所述轴承支撑。

进一步地，所述法兰连接组件包括大法兰、转接管以及小法兰，所述转接管的两端分别与所述大法兰和小法兰之间密封连接，所述大法兰与所述真空室的法兰密封连接，以将所述剥离膜靶盘组件密封在所述真空室内，所述小法兰与所述真空波纹管组件密封连接。

进一步地，所述真空波纹管组件包括活套法兰、波纹管以及固定法兰，所述波纹管的一端通过所述活套法兰与所述小法兰之间密封连接，另一端通过所述固定法兰与所述磁流体密封组件连接。

进一步地，所述旋转驱动机构包括：电机支座、第一驱动电机、第一联轴器以及磁流体密封组件，所述第一驱动电机安装在所述电机支座上，所述第一驱动电机的输出端通过所述第一联轴器与所述磁流体密封组件连接，并通过所述磁流体密封组件与所述剥离膜靶盘组件传动连接，带动所述剥离膜靶盘组件转动。

进一步地，所述磁流体密封组件包括法兰密封件、传动轴、固定套和挡杆；

所述法兰密封件的两端分别形成有大端和小端，所述大端与所述真空波纹管组件的固定法兰密封连接，小端与所述电机支座密封连接，所述法兰密封件的端面上还形成有一圆台，所述圆台用于与所述轴承套组件的连接法兰连接；

所述传动轴套设在所述法兰密封件内，且一端穿管所述轴承套与所述靶盘座传动连接，另一端穿过所述小端与所述第一驱动电机之间通过第一联轴器传动连接；

所述传动轴的另一端还形成有台阶，所述台阶处固定套设有所述固定套，所述固定套上固定连接有所述挡杆，所述挡杆随所述传动轴转动，所述电机支座上固定安装有第一接近座，所述第一接近座上固定有第一接近开关，当所述传动轴带动所述挡杆转动至与所述第一接近开关对齐时，膜片回归旋转运动初始零位。

进一步地，所述直线驱动机构包括支座、基座、滚珠丝杠组件、直线导轨、连接座、联轴器和第二驱动电机，所述基座通过所述支座与所述法兰连接组件密封连接，所述驱动电机安装在所述基座上，所述第二驱动电机的输出端通过联轴器与所述滚珠丝杠组件连接，所述直线导轨安装在所述滚珠丝杠组件的两侧，所述连接座固定套设在所述滚珠丝杠组件的螺母上，且在所述驱动电机的作用下沿所述直线导轨作往复直线运动，所述连接座顶部与所述固定法兰以及法兰密封件连接。

进一步地，所述直线驱动机构还包括限位组件和位置检测组件，所述限位组件用于对所述剥离膜靶盘组件的直线往复运动进行限位，所述位置检测组件用于检测剥离膜靶盘组件的直线往复运动进行限位以及位置检测，所述限位组件包括限位开关和撞块，所述限位开关和撞块均设置在所述基座上，且分别位于所述连接座的两侧，所述限位开关用于对连接座沿导轨长度方向的直线往复运动进行限位，所述撞块用于对对连接座沿导轨长度方向的直线往复运动进行硬保护。

进一步地，所述位置检测组件包括第二接近开关、第二接近座、接近板、移动指示块以及电阻尺，所述第二接近座固定安装在所述基座上，所述第二接近开关固定安装在所述第二接近座上，所述接近板固定安装在所述连接座上，当接近板与第二接近开关相对时，靶盘回归直线运动初始零位，所述电阻尺固定安装在所述基座的一侧的外壁，所述移动指示块固定安装在所述连接座的一侧，且用于指示所述电阻尺上的刻度值。

进一步地，靶盘支撑组件包括支撑板、固定板、轴承座以及安装在所述轴承座上的齿轮传动组件，所述轴承套组件的支撑法兰与所述支撑板固定连接上，所述轴承座固定安装在所述支撑板上，且通过所述固定板进行限位固定，所述齿轮传动组件用于实现所述传动轴与所述剥离膜靶盘组件之间的传动连接。

进一步地，所述齿轮传动组件包括从动轴、从动轴轴承、直齿锥齿轮从动轮、直齿锥齿轮主动轮、两个轴垫和端盖，所述轴承座上形成有安装通孔，所述从动轴轴承安装在所述安装通孔内，所述从动轴轴承用于支撑所述从动轴的一端，所述直齿锥齿轮从动轮固定安装在所述靶盘座内，且与固定在所述传动轴端部的直齿锥齿轮主动轮啮合传动，所述从动轴的另一端与所述直齿锥齿轮从动轮之间通过键连接，当所述直齿锥齿轮从动轮与所述直齿锥齿轮主动轮啮合转动时，带动所述靶盘座转动，所述轴承的端部通过所述轴承端盖进行限位，所述轴承端盖与所述轴承座之间固定连接，所述从动轴的两端还各设有一个轴垫，用于从动转动过程中从动轴与从动轴轴承的轴向定位。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1)本发明提供的用于高能粒子加速器的旋转剥离靶，利用直线驱动机构驱动真空波纹管组件做直线伸缩运动，带动轴承套组件在真空室内做直线往复运动，进而带动靶盘在真空室内移动，需要进行剥离时可以使膜片中心到达束流中心位置，不需要剥离时可以使膜片退出束流中心位置至与旋转靶所连接的真空室接管内，大大提高了加速器的运行效率。

2)本发明提供的用于高能粒子加速器的旋转剥离靶，利用磁流体密封组件及直齿锥齿轮组件，实现了靶盘在真空环境下垂直于束流方向的旋转运动，通过靶盘的旋转保证了不同厚度的膜片到达束流中心位置以满足不同种类粒子束的需求，并且实现了在真空环境下自动更换膜片，大大提高了剥离靶的工作效率，降低了加速器的运行成本。

3)本发明提供的用于高能粒子加速器的旋转剥离靶，其靶盘座呈圆盘型，圆盘设有若干等分扇环孔，用于安装碳膜固定框，碳膜粘贴在固定框上，一次可安装多个不同厚度的碳膜，以满足不同种类粒子束的需求并减少换膜的次数，提高了剥离靶的工作效率。

4)本发明提供的用于高能粒子加速器的旋转剥离靶，具有结构紧凑、传动平稳、重复定位精度高、可安装不同厚度的膜片以满足不同种类粒子束的要求等优点，能够在保证真空工作环境的情况下更换碳膜，具有控制方案易实现、可靠性高、工作效率高及设备成本低等特点，为高能粒子加速器的稳定运行提供了可靠保障。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的用于高能粒子加速器的旋转剥离靶的结构示意图；

图2为高能粒子加速器的旋转剥离靶的剖视图；

图3为图1中剥离膜靶盘组件安装在轴承座上的立体视图；

图4图3的主视图；

图5为图4中沿B-B的截面视图；

图6为图1中剥离膜靶盘组件通过靶盘支撑组件连接至轴承套组件的局部放大视图；

图7直线驱动机构的俯视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，使用术语“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的实施例提供一种用于高能粒子加速器的旋转剥离靶，利用直线驱动机构驱动剥离膜靶盘在真空室内移动，需要进行剥离时可以使膜片中心到达束流中心位置，不需要剥离时可以使膜片退出束流中心位置至与旋转靶所连接的真空室接管内。通过旋转驱动机构驱动靶盘旋转保证了不同厚度的膜片到达束流中心位置以满足不同种类粒子束的需求，并且实现了在真空环境下自动更换膜片，具有结构紧凑、传动平稳、重复定位精度高、可安装不同厚度的膜片以满足不同种类粒子束的要求等优点，能够在保证真空工作环境的情况下更换碳膜，具有控制方案易实现、可靠性高、工作效率高及设备成本低等特点，为高能粒子加速器的稳定运行提供了可靠保障。

如图1至图2所示，本发明实施例提供的用于高能粒子加速器的旋转剥离靶，包括剥离膜靶盘组件1、旋转驱动机构8、直线驱动机构9以及法兰连接组件3。所述剥离膜靶盘组件1用于安装多个不同厚度的碳膜，所述碳膜用于剥离离子至更高电荷态。所述旋转驱动机构8的输出端与所述剥离膜靶盘组件1连接，用于驱动所述剥离膜靶盘1组件旋转运动，以切换不同厚度的所述碳膜与束流对齐。所述直线驱动机构9的输出端与所述旋转驱动机构8和剥离膜靶盘组件1连接，用于驱动所述剥离膜靶盘组件1于真空室(图中未示出)内做直线运动，以使剥离膜靶盘组件1上的碳膜与束流对齐或错开。所述法兰连接组件3用于将所述剥离膜靶盘组件1密封连接在所述真空室内。

所述剥离膜靶盘组件1包括靶盘座11和碳膜固定框12，所述靶盘座11呈圆盘型，所述靶盘座11上沿着圆周方向设有若干等分扇环孔，所述扇环孔内安装碳膜固定框12，所述碳膜固定框12内用于安装碳膜。不同的所述扇环孔内安装有不同厚度的碳膜，通过靶盘座11的旋转保证了不同厚度的膜片到达束流中心位置以满足不同种类粒子束的需求，并且实现了在真空环境下自动更换膜片，大大提高了剥离靶的工作效率，降低了加速器的运行成本。因此，本发明中通过一次安装，配合所述靶盘座11的旋转切换动作，能够大大提高换膜的效率，进而提高剥离靶的工作效率，降低成本。

所述用于高能粒子加速器的旋转剥离靶还包括靶盘支撑组件2、轴承套组件5、导向套4和真空波纹管组件6。所述靶盘支撑组件2用于支撑所述剥离膜靶盘组件1以及连接所述剥离膜靶盘组件1与所述轴承套组件5。所述轴承套组件5的前端穿过所述法兰连接组件3，且通过所述靶盘支撑组件2与剥离膜靶盘组件1连接，用于带动所述剥离膜靶盘组件1沿直线运动，所述旋转驱动机构8的传动轴72穿过所述轴承套组件5与所述靶盘座11传动连接，用于驱动所述靶盘座11转动。所述导向套4固定安装在所述法兰连接组件3内，所述轴承套组件5穿过所述导向套4，且沿所述导向套4进行滑动。真空波纹管组件6套设在所述轴承套组件5的外侧，且一端与所述法兰连接组件3密封连接，另一端与所旋转驱动机构8密封连接，所述直线驱动机构9的输出端与所述波纹管6的另一端或者旋转驱动机构8连接，用于带动所述剥离膜靶盘组件1在真空室内作直线往复运动。

如图3至图6所示，靶盘支撑组件2包括支撑板26、固定板27、轴承座21以及安装在所述轴承座21上的齿轮传动组件。所述支撑板26通过螺栓连接安装在轴承套组件5的支撑法兰51上，支撑板26由两半拼装在一起，以便于轴承座21、齿轮传动组件、导向套4及轴承套组件5的安装及维护；轴承座21安装在支撑板26上，并被固定块夹27紧；固定块27的主要作用是便于靶盘座11拆卸维护后复装时锥齿轮组件的快速安装定位。所述轴承座21用于安装所述齿轮传动组件以及剥离膜靶盘组件1，所述齿轮传动组件包括从动轴22、从动轴轴承23、直齿锥齿轮从动轮28、轴垫24和端盖25，所述轴承座21的顶端形成有安装通孔，所述安装通孔内安装所述从动轴轴承23，所述从动轴轴承23用于支撑所述从动轴22的一端，所述直齿锥齿轮从动轮28固定安装在所述靶盘座11内，且与固定在所述传动轴72端部的直齿锥齿轮主动轮87啮合传动，所述从动轴22的另一端与所述直齿锥齿轮从动轮28之间通过键连接，因此当所述直齿锥齿轮从动轮28转动时，带动所述靶盘座11转动，进而带动安装在所述膜片旋转更换。所述从动轴轴承23的端部通过所述轴承端盖25进行限位，所述轴承端盖25与所述轴承座21之间通过螺栓固定连接，所述从动轴22的两端还各设有一个轴垫24，所述轴垫24用于从动转动过程中从动轴22与从动轴轴承23的轴向定位。

所述法兰连接组件3包括大法兰31、转接管32以及小口法兰33，所述转接管32的两端分别与所述大法兰31和小法兰33之间密封连接，所述大法兰31与所述真空室的法兰密封连接，以将所述剥离膜靶盘组件1密封在所述真空室内，所述小法兰33与所述真空波纹管组件6密封连接。其中为了提高密封的效果，所述大法兰31优选为刀口法兰，所述大法兰31通过与真空室相应接口的刀口法兰相连接将剥离靶靶盘伸入真空室内，所述大法兰31的刀口所在的一侧形成有一台阶孔，用于安装导向套4。所述导向套4通过螺栓与连接法兰组件3的大法兰31相连接，为轴承套组件5起支撑并保证轴承套组件5和大法兰31同轴度的作用。

所述轴承套组件5包括轴承套52、支撑法兰51、连接法兰53、轴承54以及轴承端盖55，所述轴承套52套设在所述真空波纹管组件6内，且一端穿过所述法兰连接组件3与所述支撑法兰51固定连接，另一端通过所述连接法兰53与所述磁流体密封组件7固定连接，所述轴承54固定安装在所述轴承套52内，所述传动轴72穿过所述轴承54，且由所述轴承54支撑。所述轴承54优选为角接触球轴承，用以支撑传动轴72的旋转运动并保证其回转精度。所述角接触球轴承优选包括有一对。所述轴承54的端部通过所述轴承端盖55进行限位。

所述真空波纹管组件6包括活套法兰61、波纹管62以及固定法兰63，所述波纹管62的一端通过所述活套法兰61与所述法兰连接组件3的小口法兰33之间密封连接，另一端通过所述固定法兰63与所述磁流体密封组件7连接。所述波纹管62通过自身的伸缩作用，保证了剥离膜靶盘组件1在真空环境下的直线伸缩运动。

所述传动轴72的一端穿过所述法兰密封件71和轴承套52与所述剥离膜靶盘组件1连接，另一端形成有台阶，所述台阶上固定套设有以固定套73，所述固定套73上固定连接有所述挡杆74，所述挡杆74随所述传动轴72转动，所述电机支座81上固定安装有第一接近座82，所述第一接近座82上固定有第一接近开关83，当所述传动轴72带动所述挡杆74转动至与所述第一接近开关83对齐时，膜片回归旋转运动初始零位，其中零位指的是膜片中心与束流中心一致。电机支座81通过螺栓连接在磁流体密封组件7的法兰密封件71的小端上。

所述旋转驱动机构8包括电机支座81、第一驱动电机85、第一联轴器84以及磁流体密封组件7，所述第一驱动电机85安装在所述电机支座81上，所述第一驱动电机85通过所述第一联轴器84与所述磁流体密封组件7之间传动连接，并通过所述磁流体密封组件7与所述剥离膜靶盘组件1之间传动连接，带动所述剥离膜靶盘组件1转动。

所述磁流体密封组件7包括法兰密封件71、传动轴72、固定套73和挡杆74，所述法兰密封件71的两端分别形成有大端和小端，所述大端与所述真空波纹管组件6的固定法兰63密封连接，小端与所述旋转驱动机构8的电机支座密封连接，所述法兰密封件71的端面上还形成有一圆台，所述圆台用于与所述轴承套组件5的连接法兰53连接。所述传动轴72套设在所述法兰密封件71内，且一端穿管所述轴承套52与所述靶盘座21传动连接，另一端穿过所述小端与所述第一驱动电机85之间通过第一联轴器84传动连接；

所述传动轴72的另一端还形成有台阶，所述台阶处固定套设有所述固定套73，所述固定套73上固定连接有所述挡杆74，所述挡杆74随所述传动轴72转动，所述电机支座81上固定安装有第一接近座82，所述第一接近座82上固定有第一接近开关83，当所述传动轴72带动所述挡杆74转动至与所述第一接近开关83对齐时，膜片回归旋转运动初始零位。

所述直线驱动机构9包括支座901、基座902、滚珠丝杠组件903、直线导轨904、连接座905、第二联轴器911和第二驱动电机912，所述基座902通过所述支座901与所述法兰连接组件2密封连接，所述第二驱动电机912的安装在所述基座902上，所述第二驱动电机912的输出端通过联轴器911与所述滚珠丝杠组件903连接，所述直线导轨904安装在所述滚珠丝杠组件903的一侧，所述连接座905固定套设在所述滚珠丝杠组件903的螺母上，且在所述第二驱动电机912的作用下沿所述直线导轨904作往复直线运动，所述连接座905顶部与所述波纹管组件6的固定法兰以及磁流体密封组件7的法兰密封件71连接。所述支901座呈U型，通过螺栓连接安装在连接法兰组件3的大法兰31外端面上，使旋转靶整体结构更为紧凑，有效减小了直线驱动机构9在各方向的所占空间。连接座905的底部通过螺栓连接在双侧导轨904的滑块上，通过连接座905的带动实现了剥离靶靶盘组件1在真空室内的直线伸缩运动。

如图7所示，直线驱动机构9还包括限位组件及位置检测组件，所述限位组件用于对所述剥离膜靶盘组件1的直线往复运动进行限位，所述位置检测组件用于检测剥离膜靶盘组件1的直线往复运动进行限位以及位置检测，所述限位组件包括限位开关913和撞块914，所述限位开关913和撞块914均设置在所述基座902上，且根据行程间隔设置在所述连接座的两侧，限位开关913根据所需行程间隔设置在基座902左侧侧板上，对连接座沿直线导轨904长度方向的直线往复运动进行限位；撞块914分别设置在两导轨904外侧的前后端，对连接座905沿导轨长度方向的直线往复运动进行硬保护。所述位置检测组件包括第二接近开关910、第二接近座909、接近板908、移动块906以及电阻尺907，第二接近开关910固定在第二接近座909上，第二接近座909设置在基座902尾板上，接近板908固定在连接座905上，当接近板908与第二接近开关910相对时，靶盘回归直线运动初始零位，膜片退出束流中心，波纹管为自然长度，电阻尺907设置在基座902外侧，其移动块906通过螺栓连接安装在连接座905的右侧；位置检测组件的主要作用在于对靶盘组件1的限位、行程及定位控制以及防止靶盘支撑板底面与导向套4端面相撞。

基于上述用于高能粒子加速器的旋转剥离靶的工作原理为：

整个装置通过刀口法兰连接安装在相应的真空室接口管道里，工作时通过直线驱动机构9驱动真空波纹管组件6带动轴承套组件5伸入真空室内，进而带动剥离膜靶盘1在真空室内移动，使膜片中心到达束流中心位置从而对离子进行剥离至更高电荷态；

靶盘座11上安装有几组不同厚度的膜片，当束流在膜片上轰击一定时间致使膜片承受热功率密度较高时或者需要更换不同厚度的膜片时，通过磁流体密封组件7及旋转驱动机构8驱动直齿锥齿轮组件带动靶盘1在真空室内进行旋转运动，实现了真空环境下膜片的自动更换，大大提高了剥离靶的工作效率，降低了加速器的运行成本。

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 (11)

1.一种用于高能粒子加速器的旋转剥离靶，其特征在于，包括：

剥离膜靶盘组件，其用于安装多个不同厚度的碳膜；

旋转驱动机构，其输出端与所述剥离膜靶盘组件连接，用于驱动所述剥离膜靶盘组件旋转运动，以切换不同厚度的所述碳膜与束流对齐；

直线驱动机构，其输出端与所述旋转驱动机构和剥离膜靶组件连接，用于驱动所述剥离膜靶盘组件于真空室内做直线运动，以使剥离膜靶盘组件上的碳膜与束流对齐；

法兰连接组件，其用于将所述剥离膜靶盘组件密封连接在所述真空室内；

所述剥离膜靶盘组件包括靶盘座和碳膜固定框，所述靶盘座呈圆盘型，所述靶盘座上沿着圆周方向设有若干等分扇环孔，所述扇环孔内安装碳膜固定框，所述碳膜固定框内用于安装碳膜；

所述旋转驱动机构包括：电机支座、第一驱动电机、第一联轴器以及磁流体密封组件，所述第一驱动电机安装在所述电机支座上，所述第一驱动电机的输出端通过所述第一联轴器与所述磁流体密封组件连接，并通过所述磁流体密封组件与所述剥离膜靶盘组件传动连接，带动所述剥离膜靶盘组件转动。

2.根据权利要求1所述的用于高能粒子加速器的旋转剥离靶，其特征在于，还包括：

靶盘支撑组件，其用于支撑所述剥离膜靶盘组件以及连接所述剥离膜把盘组件与轴承套组件；

轴承套组件，其前端穿过所述法兰连接组件，且通过所述靶盘支撑组件与剥离膜靶盘组件连接，用于带动所述剥离膜靶盘组件沿直线运动，所述旋转驱动机构的传动轴穿过所述轴承套组件与所述靶盘座传动连接，用于驱动所述靶盘座转动；

导向套，所述导向套固定安装在所述法兰连接组件内，所述轴承套组件穿过所述导向套与所述靶盘支撑组件连接，且沿所述导向套进行滑动；

真空波纹管组件，其套设在所述轴承套组件的外侧，且一端与所述法兰连接组件密封连接，另一端与所述旋转驱动机构密封连接，所述直线驱动机构的输出端与所述波纹管的另一端或者旋转驱动机构连接。

3.根据权利要求2所述的用于高能粒子加速器的旋转剥离靶，其特征在于，所述轴承套组件包括轴承套、支撑法兰、连接法兰以及轴承，所述轴承套套设在所述真空波纹管组件内，且一端穿过所述法兰连接组件与所述支撑法兰固定连接，另一端通过所述连接法兰与磁流体密封组件固定连接，所述轴承固定安装在所述轴承套内，所述传动轴穿过所述轴承，且由所述轴承支撑。

4.根据权利要求3所述的用于高能粒子加速器的旋转剥离靶，其特征在于，所述法兰连接组件包括大法兰、转接管以及小法兰，所述转接管的两端分别与所述大法兰和小法兰之间密封连接，所述大法兰与所述真空室的法兰密封连接，以将所述剥离膜靶盘组件密封在所述真空室内，所述小法兰与所述真空波纹管组件密封连接。

5.根据权利要求4所述的用于高能粒子加速器的旋转剥离靶，其特征在于，所述真空波纹管组件包括活套法兰、波纹管以及固定法兰，所述波纹管的一端通过所述活套法兰与所述小法兰之间密封连接，另一端通过所述固定法兰与所述磁流体密封组件连接。

6.根据权利要求5所述的用于高能粒子加速器的旋转剥离靶，其特征在于，所述磁流体密封组件包括法兰密封件、传动轴、固定套和挡杆；

所述法兰密封件的两端分别形成有大端和小端，所述大端与所述真空波纹管组件的固定法兰密封连接，小端与所述电机支座密封连接，所述法兰密封件的端面上还形成有一圆台，所述圆台用于与所述轴承套组件的连接法兰连接；

所述传动轴套设在所述法兰密封件内，且一端穿管所述轴承套与所述靶盘座传动连接，另一端穿过所述小端与所述第一驱动电机之间通过第一联轴器传动连接；

所述传动轴的另一端还形成有台阶，所述台阶处固定套设有所述固定套，所述固定套上固定连接有所述挡杆，所述挡杆随所述传动轴转动，所述电机支座上固定安装有第一接近座，所述第一接近座上固定有第一接近开关，当所述传动轴带动所述挡杆转动至与所述第一接近开关对齐时，膜片回归旋转运动初始零位。

7.根据权利要求6所述的用于高能粒子加速器的旋转剥离靶，其特征在于，所述直线驱动机构包括支座、基座、滚珠丝杠组件、直线导轨、连接座、联轴器和第二驱动电机，所述基座通过所述支座与所述法兰连接组件密封连接，所述驱动电机安装在所述基座上，所述第二驱动电机的输出端通过联轴器与所述滚珠丝杠组件连接，所述直线导轨安装在所述滚珠丝杠组件的两侧，所述连接座固定套设在所述滚珠丝杠组件的螺母上，且在所述驱动电机的作用下沿所述直线导轨作往复直线运动，所述连接座顶部与所述固定法兰以及法兰密封件连接。

8.根据权利要求7所述的用于高能粒子加速器的旋转剥离靶，其特征在于，所述直线驱动机构还包括限位组件和位置检测组件，所述限位组件用于对所述剥离膜靶盘组件的直线往复运动进行限位，所述位置检测组件用于检测剥离膜靶盘组件的直线往复运动进行限位以及位置检测，所述限位组件包括限位开关和撞块，所述限位开关和撞块均设置在所述基座上，且分别位于所述连接座的两侧，所述限位开关用于对连接座沿导轨长度方向的直线往复运动进行限位，所述撞块用于对对连接座沿导轨长度方向的直线往复运动进行硬保护。

9.根据权利要求8所述的用于高能粒子加速器的旋转剥离靶，其特征在于，

所述位置检测组件包括第二接近开关、第二接近座、接近板、移动指示块以及电阻尺，所述第二接近座固定安装在所述基座上，所述第二接近开关固定安装在所述第二接近座上，所述接近板固定安装在所述连接座上，当接近板与第二接近开关相对时，靶盘回归直线运动初始零位，所述电阻尺固定安装在所述基座的一侧的外壁，所述移动指示块固定安装在所述连接座的一侧，且用于指示所述电阻尺上的刻度值。

10.根据权利要求2所述的用于高能粒子加速器的旋转剥离靶，其特征在于，靶盘支撑组件包括支撑板、固定板、轴承座以及安装在所述轴承座上的齿轮传动组件，所述轴承套组件的支撑法兰与所述支撑板固定连接上，所述轴承座固定安装在所述支撑板上，且通过所述固定板进行限位固定，所述齿轮传动组件用于实现所述传动轴与所述剥离膜靶盘组件之间的传动连接。

11.根据权利要求10所述的用于高能粒子加速器的旋转剥离靶，其特征在于，所述齿轮传动组件包括从动轴、从动轴轴承、直齿锥齿轮从动轮、直齿锥齿轮主动轮、两个轴垫和端盖，所述轴承座上形成有安装通孔，所述从动轴轴承安装在所述安装通孔内，所述从动轴轴承用于支撑所述从动轴的一端，所述直齿锥齿轮从动轮固定安装在所述靶盘座内，且与固定在所述传动轴端部的直齿锥齿轮主动轮啮合传动，所述从动轴的另一端与所述直齿锥齿轮从动轮之间通过键连接，当所述直齿锥齿轮从动轮与所述直齿锥齿轮主动轮啮合转动时，带动所述靶盘座转动，所述轴承的端部通过所述轴承端盖进行限位，所述轴承端盖与所述轴承座之间固定连接，所述从动轴的两端还各设有一个轴垫，用于从动转动过程中从动轴与从动轴轴承的轴向定位。