CN219658484U - 一种用于同步辐射的原位八极矢量电磁场系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种用于同步辐射的原位八极矢量电磁场系统，包括：支架；通过六根真空管道组成的六通真空腔体，每根真空管道末端焊接有法兰，上侧法兰连接样品变温插杆；将整个六通真空腔体包裹于内部的轭铁，其为一个内部空心、外部呈类球形的结构，轭铁上设有八个安装孔；以及安装于轭铁上的八个电磁线圈，电磁线圈按正方体对角线的位置关系安装于六根真空管道的八个象限中，以在六通真空腔体的中心产生任意方向的磁场。本实用新型首次提供一种内部空心、外部类球形结构的轭铁，结合八个电磁线圈以及六通真空腔体，通过巧妙的结构设计，提供了一种用于同步辐射的原位八极矢量电磁场系统，可在样品处产生任意方向的、磁感应强度较高的磁场。
Description
技术领域
本实用新型涉及同步辐射领域，更具体地涉及一种用于同步辐射的原位八极矢量电磁场系统。
背景技术
上海同步辐射装置(SSRF)是我国目前唯一的一座第三代同步辐射光源，其软X射线波段的光束线具有能量可调、光通量高、能量分辨率高和X光偏振态可调等优点，是研究磁性材料的理想实验平台。在软X射线吸收谱实验站，为了研究磁性材料的磁各向异性，除了X光外，往往需要给样品提供任意方向的磁场，由于电磁体需要冷却等原因，一般不能通过旋转磁体来提供较强的矢量磁场。
目前在上海光源以及北京光源和合肥国家同步辐射实验室中，都建有带原位磁场装置的软X射线近边吸收谱的实验站，但这些实验站都只能提供固定方向的、磁感应强度较低的原位磁场。现有的软X射线吸收谱测量系统，如上海光源的BL08U1A实验站，只能给样品提供沿X光方向的磁场，且最大磁感应强度只有5000高斯。因此亟需设计一种能够产生任意方向、磁感应强度较高的磁场的装置。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于同步辐射的原位八极矢量电磁场系统，从而解决现有软X射线吸收谱测量系统只能提供单一方向的、磁感应强度较低的原位磁场的问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
提供一种用于同步辐射的原位八极矢量电磁场系统，包括：提供支撑作用的支架；通过六根真空管道组成的六通真空腔体，所述六根真空管道分别沿上、下、左、右、前、后六个方向延伸，每根真空管道末端焊接有法兰，上侧法兰连接样品变温插杆以将样品悬于所述六通真空腔体的中心；安装于所述支架上并将整个所述六通真空腔体包裹于内部的轭铁，所述轭铁为一个内部空心、外部呈类球形的结构，所述轭铁上设有八个安装孔；以及通过所述安装孔安装于所述轭铁上的八个电磁线圈，所述八个电磁线圈按正方体对角线的位置关系安装于所述六根真空管道的八个象限中，以在所述六通真空腔体的中心产生任意方向的磁场。
位于同一根对角线上的两个电磁线圈为一对，四对电磁线圈分别由四个电源控制输入电流，可分别产生不同大小的磁场。
优选地，所述轭铁由上、下两部分拼接而成，以便于安装。
优选地，所述轭铁与所述真空管道之间采用卡箍连接。
优选地，所述轭铁和所述支架之间设有滑轨，所述轭铁与一水平位置调节装置连接，通过所述水平位置调节装置可带动轭铁、电磁线圈以及六通真空腔体整体沿所述滑轨平移。
每个所述电磁线圈均采用铜丝和水冷管道交替绕制而成。
优选地，所述电磁线圈通过紧固件固定于所述轭铁上，所述电磁线圈外部设有水冷接口、电接口、扶手以及吊装螺孔。
优选地，所述六通真空腔体的中心所在区域采用钛合金材料制成，其余部分采用无磁不锈钢材料制成。
优选地，所述支架包括多个支撑腿，每个支撑腿的底部均安装有调整垫铁，实现对整个支架的高度和/或水平度的调节。
本实用新型的关键发明点在于，首次提供一种内部空心、外部类球形结构的轭铁，结合八个电磁线圈以及六通真空腔体，通过巧妙的结构设计，将四对电磁线圈按正方体对角线的位置关系安装于六通真空腔体的八个象限中，四对电磁线圈产生的磁力线均在轭铁中传输，四对电磁线圈分别设置不同的磁场大小，从而合并产生不同方向不同大小的矢量磁场，与之不同的是，现有技术仅能提供单一方向的磁场，并且磁感应强度较低。
根据本实用新型提供的一种用于同步辐射的原位八极矢量电磁场系统，轭铁上的每个电磁线圈可提供几千高斯的磁场，通过调节各个电磁线圈的电流，来叠加产生不同方向的磁场。相比超导强磁场系统，在不要求极端低温环境的情况下，实验站无需液氦循环系统，能很大程度上降低运行成本。多个电磁线圈累加可实现向位于磁极中心的样品提供最大磁感应强度为9000高斯的磁场，能满足大多数磁性材料的测量需求。
综上所述，根据本实用新型提供的一种用于同步辐射的原位八极矢量电磁场系统，通过四对电磁线圈能产生任意方向、磁感应强度较高的磁场，解决了现有软X射线吸收谱测量系统只能提供单一方向的、磁感应强度较低的原位磁场的问题。
附图说明
图1是根据本实用新型的一个优选实施例提供的一种原位八极矢量电磁场系统的立体结构示意图；
图2示出六通真空腔体的单独结构示意图；
图3示出了轭铁下部与六通真空腔体的装配示意图；
图4示出了整个轭铁与六通真空腔体的装配示意图；
图5示出了电磁线圈，轭铁下部与六通真空腔体的装配示意图；
图6示出了轭铁、电磁线圈以及六通真空腔体的装配示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本实用新型做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本实用新型而非用于限制本实用新型的范围。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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实用新型的限制。
如图1所示，是根据本实用新型的一个优选实施例提供的一种用于同步辐射的原位八极矢量电磁场系统，主要包括：支架1；六通真空腔体2；轭铁3；以及电磁线圈4。具体结构详细说明如下。
其中，支架1具有四条支撑腿5以及四根支撑横杆6，为整个系统提供支撑作用。
由于软X射线在空气中传播时会很快被空气吸收掉，因此，本系统采用由六根真空管道7组成的六通真空腔体2，这六根真空管道7分别沿上、下、左、右、前、后六个方向延伸(参见图2)，每根真空管道7末端均安装有法兰8，其中，上侧法兰(参见图1中顶部位置法兰)连接样品变温插杆以将样品悬于六通真空腔体2的中心，左、右侧法兰安装观察窗以观测样品，前侧法兰(参见图1中左前位置法兰)供X射线通过，后侧法兰用于连接另一实验装置，下侧法兰用于连接样品真空传送装置。该六通真空腔体2的中心所在区域采用钛合金材料制成，其余部分采用无磁不锈钢材料制成。
结合图1、图3、图4所示，轭铁3为一个内部空心、外部呈类球形的结构，将整个六通真空腔体2包裹于其内部，采用剩磁较小的低碳钢构造而成。为了方便安装，整个轭铁3由上部和下部两部分通过螺丝拼接而成。但是应当理解的是，此处仅作为举例而非限制，实际上轭铁3并不局限于分为上下两个部分这样一种拼接结构。从图4中可见，轭铁上部和轭铁下部上分别设有四个圆形安装孔9，用于安装电磁线圈4。应当理解的是，轭铁3在本系统中用于传导磁力线，并起到支撑电磁线圈4的作用。
结合图5、图6所示，八个电磁线圈4通过安装孔9按正方体对角线的位置关系安装于六根真空管道7的八个象限中，以在六通真空腔体2的中心产生任意方向的磁场。其中，位于同一根对角线上的两个电磁线圈4为一对，四对电磁线圈分别由四个电源控制输入电流，可分别产生不同大小的磁场，通过合理分配电流大小，即可在样品处得到任意方向的磁场。应当理解的是，四对线圈的磁场大小与合并后矢量磁场的方向大小之间的关系，需要根据公式进行计算，并且需要实测修正。由于该计算方法并不是本实用新型的重点，因此本文不作特别说明。
如图1所示，轭铁3与真空管道7之间采用卡箍10连接，每个连接处通过两个半圆形卡箍拼接起来。轭铁3和支撑横杆6之间还设有滑轨11，轭铁3与一水平位置调节装置16连接，通过水平位置调节装置16即可带动轭铁3以及六通真空腔体2整体沿滑轨11平移。应当理解的是，水平位置调节装置16即为本领域常规技术手段，根据该优选实施例，主要由一根螺杆和一个轴承组成，转动螺杆即可带动轭铁3、电磁线圈4以及六通真空腔体2整体在滑轨上平移。
每个电磁线圈4均采用铜丝和水冷管道交替绕制而成。电磁线圈4通过螺丝固定于轭铁3的安装孔9中，电磁线圈4外部设有水/电接口12、扶手13以及吊装螺孔14。
根据该优选实施例，每个支撑腿5的底部均安装有调整垫铁15，以实现对整个支架的高度和/或水平度的调节。
以上所述的，仅为本实用新型的较佳实施例，并非用以限定本实用新型的范围，本实用新型的上述实施例还可以做出各种变化。凡是依据本实用新型申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本实用新型专利的权利要求保护范围。本实用新型未详尽描述的均为常规技术内容。
Claims (9)
1.一种用于同步辐射的原位八极矢量电磁场系统，其特征在于，包括：
提供支撑作用的支架；
通过六根真空管道组成的六通真空腔体，所述六根真空管道分别沿上、下、左、右、前、后六个方向延伸，每根真空管道末端焊接有法兰，上侧法兰连接样品变温插杆以将样品悬于所述六通真空腔体的中心；
安装于所述支架上并将整个所述六通真空腔体包裹于内部的轭铁，所述轭铁为一个内部空心、外部呈类球形的结构，所述轭铁上设有八个安装孔；以及
通过所述安装孔安装于所述轭铁上的八个电磁线圈，所述八个电磁线圈按正方体对角线的位置关系安装于所述六根真空管道的八个象限中，以在所述六通真空腔体的中心产生任意方向的磁场。
2.根据权利要求1所述的原位八极矢量电磁场系统，其特征在于，位于同一根对角线上的两个电磁线圈为一对，四对电磁线圈分别由四个电源控制输入电流，可分别产生不同大小的磁场。
3.根据权利要求1所述的原位八极矢量电磁场系统，其特征在于，所述轭铁由上、下两部分拼接而成，以便于安装。
4.根据权利要求1所述的原位八极矢量电磁场系统，其特征在于，所述轭铁与所述真空管道之间采用卡箍连接。
5.根据权利要求1所述的原位八极矢量电磁场系统，其特征在于，所述轭铁和所述支架之间设有滑轨，所述轭铁与一水平位置调节装置连接，通过所述水平位置调节装置可带动轭铁、电磁线圈以及六通真空腔体整体沿所述滑轨平移。
6.根据权利要求1所述的原位八极矢量电磁场系统，其特征在于，每个所述电磁线圈均采用铜丝和水冷管道交替绕制而成。
7.根据权利要求1所述的原位八极矢量电磁场系统，其特征在于，所述电磁线圈通过紧固件固定于所述轭铁上，所述电磁线圈外部设有水冷接口、电接口、扶手以及吊装螺孔。
8.根据权利要求1所述的原位八极矢量电磁场系统，其特征在于，所述六通真空腔体的中心所在区域采用钛合金材料制成，其余部分采用无磁不锈钢材料制成。
9.根据权利要求1所述的原位八极矢量电磁场系统，其特征在于，所述支架包括多个支撑腿，每个支撑腿的底部均安装有调整垫铁，实现对整个支架的高度和/或水平度的调节。
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