[實用新型]一種用于中子散射實驗的溫度加載裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720014091.3
• 申請日: 2017-01-06
• 公開（公告）號: CN206339502U
• 公開（公告）日: 2017-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 龐蓓蓓;孫光愛;李新喜;屠小青;閆冠云;王燕;黃朝強;龔建
• 申請（專利權(quán)）人: 中國工程物理研究院核物理與化學(xué)研究所
• 主分類號: G01N23/20
• 分類號: G01N23/20
• 代理公司: 中國工程物理研究院專利中心51210
• 代理人: 翟長明,韓志英

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于中子散（衍）射應(yīng)用中的環(huán)境加載技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于中子散射實驗的溫度加載裝置。

背景技術(shù)

中子散（衍）射技術(shù)具有無損檢測和深穿透特性，可對材料的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)、界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)部缺陷等特性進行直接測量，而材料的很多特性會受到所處溫度環(huán)境的影響而發(fā)生變化，為了研究溫度對材料特性的影響，需要利用原位溫度加載裝置改變被測樣品的溫度環(huán)境，再使用中子散（衍）射譜儀測量材料受溫度影響的變化機制。由于中子測量實驗現(xiàn)場存在中子、伽瑪射線，為了降低照射劑量，實驗人員往往將多個樣品放置在樣品臺上，通過改變樣品臺位置切換測量樣品。而若開展多個樣品的原位溫度實驗，則需要實驗人員手動將多個測量樣品依次放置于溫度加載腔內(nèi)，增加了實驗人員的勞動強度、射線照射風(fēng)險，同時較長的人工操作時間也造成了中子束流的浪費。

目前，中子散（衍）射技術(shù)正處于起步階段，原位環(huán)境設(shè)備的設(shè)計也較少。中國專利文獻庫公開了名稱為《一種用于中子衍射技術(shù)的原位應(yīng)力-溫度加載裝置》的中國專利（專利號：201310032334）和名稱為《一種用于中子衍射的原位溫度加載裝置》的中國專利（專利號：201520986073.2）都涉及用于中子衍射的原位溫度加載裝置，但是，此兩項專利中的原位溫度加載裝置對多個樣品進行溫度加載時，都需要實驗人員手動更換測量樣品，兩項專利都不具備自動換樣功能。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于中子散射實驗的溫度加載裝置。

本實用新型的用于中子散射實驗的溫度加載裝置，其特點是：所述的裝置包括加熱爐、平移樣品臺、氣動升降支架；所述的加熱爐包括爐體腔體、入射窗口板、出射窗口板、水冷管，所述的平移樣品臺包括伺服電缸、樣品臺面、樣品臺底座，所述的氣動升降支架包括升降氣缸、高位置限位開關(guān)、低位置限位開關(guān)、活動支架、升降底座；

所述的爐體腔體上開設(shè)中子入射孔、中子出射孔，底部開設(shè)樣品裝入孔；其連接關(guān)系是，入射窗口板、出射窗口板依次固定在爐體腔體的中子入射孔、中子出射孔的外部，水冷管安裝在爐體腔體的樣品裝入孔的外部周邊；樣品臺面固定安裝在伺服電缸上，伺服電缸安裝在樣品臺底座上，樣品臺底座安裝在地面上；活動支架與升降氣缸的活動端連接，高位置限位開關(guān)、低位置限位開關(guān)從上至下固定安裝在升降氣缸的行程高位置、低位置，升降氣缸安裝在升降底座上； 爐體腔體上部與活動支架固定連接，升降底座安裝在伺服電缸側(cè)面的地面上，爐體腔體位于樣品臺面的正上方。

所述的爐體腔體為一長方體，內(nèi)部鋪設(shè)加熱絲，并填充保溫纖維材料。

所述的入射窗口板、出射窗口板采用純鋁或藍寶石制作，中子源為冷中子時入射窗口板、出射窗口板采用藍寶石材料制作，中子源為熱中子時入射窗口板、出射窗口板采用純鋁材料制作。

所述的水冷管選用銅或鋁或不銹鋼材料中的一種，水冷管兩端加工有螺紋，通過快接接頭與循環(huán)水管連接，在進行300℃及以下的高溫實驗時，水冷管通過循環(huán)水管連接到普通水泵上，在進行300℃以上的高溫試驗時，水冷管通過循環(huán)水管連接到帶制冷功能的恒溫水泵上。

所述的樣品臺面上有N個樣品固定支架，相鄰樣品固定支架的間距L與爐體腔體的寬度W之間的關(guān)系滿足：L-0.5W≥20mm。

所述的伺服電缸在水平方向平移，平移方向與中子束流垂直，伺服電缸的行程范圍S=N×L。

所述的升降氣缸為單活塞桿氣缸，當(dāng)壓縮氣體進入時，升降氣缸帶動活動支架上升至活動支架觸碰到高位置限位開關(guān)后停止；壓縮氣體供給中斷后，升降氣缸帶動活動支架下降至活動支架觸碰到低位置限位開關(guān)后停止，爐體腔體底部的水冷管位于樣品臺面上方的1mm處。

本實用新型的用于中子散射實驗的溫度加載裝置的工作過程為：

a.升降氣缸接通壓縮氣體，爐體腔體隨升降氣缸上升，進而活動支架觸碰到高位置限位開關(guān)，上升運動停止；

b.伺服電缸帶動樣品臺面進行水平移動，使固定在樣品臺面的其中一個樣品到達束流位置后，水平運動停止；

c.中斷升降氣缸的壓縮氣體，爐體腔體在隨升降氣缸下降，活動支架觸碰到低位置限位開關(guān)，下降運動停止，此時爐體腔體的底部恰好處于樣品臺面上方1mm位置；

d.加熱爐開始對被測樣品進行加熱，同時循環(huán)水回路開始工作，加熱至設(shè)定溫度后便可進行樣品的中子測量。

對于多個樣品的中子散（衍）射高溫實驗，只需重復(fù)上述步驟a-d便可實現(xiàn)。