[實用新型]一種應用于強磁場下樣品信號測量的信號探測桿

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420018936.2
• 申請日: 2014-01-13
• 公開（公告）號: CN203704948U
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設計）人: 左華坤;夏正才;李亮
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01D3/00
• 分類號: G01D3/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春

技術領域

本實用新型屬于脈沖強磁場下的微弱信號測量領域，更具體地，涉及一種應用于強磁場下樣品信號測量的信號探測桿。

背景技術

強磁場作為一種重要的極端條件，在科學研究中有著重大的意義，在強磁場實驗領域產(chǎn)生過多項諾貝爾獎。近年來我國也建成了大型強磁場實驗室，即武漢脈沖強磁場中心。

脈沖強磁場測量是在強磁場、極低溫(最低至50mK)、高壓力等極端條件下進行的實驗，同時可以利用的測量空間非常狹小且測量時伴隨著較強的機械振動。由于以上種種限制，強磁場下樣品信號測量中信號探測桿的設計和制作便成為了一個重要的環(huán)節(jié)，直接影響實驗結果的好壞。其中，帶旋轉(zhuǎn)樣品臺的信號探測桿在強磁場測量中尤其重要，其在三維費米面、拓撲絕緣體表面態(tài)等當前熱點研究中有著極其重要的應用。

目前美國、法國、日本等大型強磁場中心使用的帶旋轉(zhuǎn)樣品臺的樣品信號探測桿傳動結構如圖1所示，樣品臺10和角度調(diào)節(jié)旋鈕8上各有一個微型傳動輪，它們通過細尼龍線9傳動。轉(zhuǎn)動探測桿末端的角度調(diào)節(jié)旋鈕就可以帶動探測桿頭部的樣品臺10轉(zhuǎn)動。然而，此方式有空間利用率低、角度調(diào)節(jié)精度差、易損壞等缺陷。并且由于武漢脈沖強磁場中心的磁體孔徑相對較小(最小的可用于測量的孔徑只有7mm)，其空間利用率低的缺陷影響尤其明顯。

實用新型內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術的以上缺陷或改進需求，本實用新型提供了一種應用于強磁場下樣品信號測量的信號探測桿，其目的在于提高空間利用率、提高角度調(diào)節(jié)精度和增強穩(wěn)定性和耐用性，由此解決現(xiàn)有技術中信號探測桿的空間利用率低、角度調(diào)節(jié)精度差、易損壞的技術問題。

本實用新型提供了一種應用于強磁場下樣品信號測量的信號探測桿，包括角度調(diào)節(jié)刻度盤、探測桿尾部支架、信號接頭、不銹鋼導管、探測桿頭部、位移調(diào)節(jié)螺桿和位移調(diào)節(jié)旋鈕；其中探測桿尾部支架由不銹鋼四通制成，其橫向兩端分別固定了五個信號接頭，縱向兩端分別固定角度調(diào)節(jié)刻度盤和不銹鋼導管，探測桿尾部支架固定不銹鋼導管的一側(cè)是真空KF法蘭結構，實驗時通過真空KF法蘭連接到特制設備上，不銹鋼導管和探測桿頭部都插入設備中，設備內(nèi)部是高真空、極低溫、強磁場等極端測量環(huán)境，其余部分則暴露在外界環(huán)境中；探測桿頭部固定在不銹鋼導管的另一端；位移調(diào)節(jié)螺桿固定在傳動桿末端；位移調(diào)節(jié)旋鈕固定在角度調(diào)節(jié)刻度盤內(nèi)部，它們可以同步轉(zhuǎn)動，位移調(diào)節(jié)旋鈕有內(nèi)螺紋結構和位移調(diào)節(jié)螺桿匹配，轉(zhuǎn)動位移調(diào)節(jié)旋鈕即可使位移調(diào)節(jié)螺桿產(chǎn)生縱向移動；所述探測桿頭部包括信號探針、旋轉(zhuǎn)樣品臺、旋轉(zhuǎn)軸、傳動軸、傳動桿、限位槽、限位軸和探測桿頭部支架；所述信號探針固定在所述旋轉(zhuǎn)樣品臺上，所述旋轉(zhuǎn)樣品臺通過所述旋轉(zhuǎn)軸固定在探測桿頭部支架上，所述傳動桿通過所述傳動軸和所述旋轉(zhuǎn)樣品臺相連，所述旋轉(zhuǎn)樣品臺和所述旋轉(zhuǎn)軸緊密配合且可自由轉(zhuǎn)動；所述傳動桿和所述探測桿頭部支架配合緊密且可自由滑動；限位槽的寬度和限位軸的外直徑匹配，限位軸沿直徑方向穿過并固定傳動桿上，其兩端露出傳動桿，露出部分嵌入限位槽并可在限位槽中自由滑動；所述限位槽和所述限位軸配合，用于限制所述傳動桿的縱向移動距離。

其中，所述旋轉(zhuǎn)樣品臺的材料或所述探測桿頭部支架的材料為聚醚醚酮。

其中，所述傳動桿分為上下兩段，兩段緊密固定在一起構成一根完整的長傳動桿，靠近探測桿頭部的一段縱向長度和所述探測桿頭部支架的縱向長度相等，該部分的材料為聚醚醚酮；靠近探測桿尾部的一段的材料為不銹鋼管。

其中，所述位移調(diào)節(jié)旋鈕的中心為內(nèi)螺紋結構，與所述位移調(diào)節(jié)螺桿匹配，所述位移調(diào)節(jié)螺桿固定在所述傳動桿的尾部，轉(zhuǎn)動所述位移調(diào)節(jié)旋鈕時，可使所述傳動桿產(chǎn)生縱向位移；所述傳動桿的縱向移動會帶動所述旋轉(zhuǎn)樣品臺轉(zhuǎn)動。

本實用新型能夠產(chǎn)生如下技術效果：(1)本實用新型通過一根很細的傳動軸帶動旋轉(zhuǎn)樣品臺轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)樣品臺的面積沒有絲毫的減少。空間越小越容易集中磁場，因此提高了空間利用率。(2)本實用新型中傳動桿的材料與探測桿支架(包括頭部支架和尾部支架)和不銹鋼導管完全相同，幾乎可以忽略熱脹冷縮的影響，所以具有很高的調(diào)節(jié)精度。(3)本實用新型使用不銹鋼管和聚醚醚酮為材料制成傳動桿，同時設計了限位槽和限位軸防止旋轉(zhuǎn)樣品臺過度旋轉(zhuǎn)，穩(wěn)定性和耐用性都大大增強。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術提供的應用于強磁場下樣品信號測量的信號探測桿的傳動結構示意圖；

圖2是本實用新型提供的應用于強磁場下樣品信號測量的信號探測桿的結構示意圖；

圖3是本實用新型提供的應用于強磁場下樣品信號測量的信號探測桿中探測桿頭部的結構示意圖；