[發(fā)明專利]一種中子單色器用非完美單晶片的高溫成型設(shè)備

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011339884.5
• 申請(qǐng)日: 2020-11-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112458538A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅奕兵;謝煒;仝永鋼;余小峰;華熳煜;曹太山
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)沙理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C30B33/00
• 分類號(hào): C30B33/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

一種中子單色器用非完美單晶片的高溫成型設(shè)備由加熱電爐、溫度控制系統(tǒng)、模具系統(tǒng)、加載系統(tǒng)、真空保護(hù)系統(tǒng)、操作臺(tái)、輔助系統(tǒng)組成；具有在兩個(gè)固定工位之間切換所需的平移和垂直升降功能；由玻璃罩與阻擋法蘭形成所需的真空腔，玻璃罩一端封閉，一端通孔，通孔端朝下并處于液面之下，玻璃罩上裝配有操作手套；彎曲和整平模具別置于操作臺(tái)的不同工位的玻璃罩內(nèi)。采用了操作手套，非完美單晶片的移位和裝片可在高溫的真空狀態(tài)下進(jìn)行，無(wú)須等至冷卻至室溫再進(jìn)行操作，可極大地減少冷卻等待和加熱時(shí)間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于一種薄片的高溫成型裝置，尤其涉及到一種中子單色器用非完美單晶片的高溫成型設(shè)備。

背景技術(shù)

反應(yīng)堆和加速器提供的慢中子通常都具有連續(xù)的能譜，而中子散射實(shí)驗(yàn)須提供某個(gè)一個(gè)很窄特定波長(zhǎng)范圍的“單色中子”。利用晶體的Bragg相干散射從白光中子源，通過(guò)反射和透射來(lái)獲得所需“單色中子”，這是中子散射頻譜儀最常用的方法。中子單色器就是利用晶體的Bragg反射形成所需“單色中子”。因此，中子單色器是中子散射頻譜儀上一種常見(jiàn)的中子光學(xué)組件，對(duì)頻譜儀的分辨率和入射中子束強(qiáng)度有著重要影響，被稱為中子散射頻譜儀的“心臟”。為提高出射中子的強(qiáng)度，通常采用非完美晶體仍然是中子單色器或中子分析器的首要選擇。

人工單晶是由尺寸非常小嵌鑲塊組成，嵌鑲塊內(nèi)具有完美的周期分布的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，但鑲嵌塊之間存在厚度為幾埃的無(wú)序原子層。為了獲取足夠的中子強(qiáng)度，單色器用的嵌鑲晶體寬度必須匹配入射束的水平發(fā)散，約為0.3-05°。而人工單晶的嵌鑲度非常小，需要增加幾十倍后才能用作中子單色器。在晶體中引入大的嵌鑲結(jié)構(gòu)被稱為嵌鑲延展技術(shù)，增加嵌鑲寬度，將極大地提高晶體Bragg反射的強(qiáng)度，滿足中子頻譜儀對(duì)強(qiáng)度的需求。

目前，制備中子單色器用非完美晶體片主要采用單晶熱壓形變技術(shù)（肖紅文等，鍺單晶熱壓形變裝置，專利號(hào)：200710151357.X， 2007.9.30；肖紅文 等， 鍺單晶熱壓形變工藝， 專利號(hào)：200710151358.4,2007.9.30）。但本方法制備非完美單晶鍺片需要經(jīng)過(guò)正向彎曲、整平、反向彎曲的多個(gè)循環(huán)過(guò)程。由于鍺片需在真空高溫下變形，其每個(gè)工位只能完成一個(gè)變形工序，其每道次工序需要鍺片裝片、真空保護(hù)、加熱、成形、冷卻，其生產(chǎn)流程長(zhǎng)，效率低下。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)已有設(shè)備的不足。本發(fā)明提供一種中子單色器用非完美單晶片的高溫成型設(shè)備，其特征在于，裝置由加熱電爐、溫度控制系統(tǒng)、模具系統(tǒng)、加載系統(tǒng)、真空保護(hù)系統(tǒng)、操作臺(tái)、輔助系統(tǒng)組成。

所述，溫度控制系統(tǒng)由溫度測(cè)量和控制儀組成，溫度測(cè)量采用熱電偶形式，溫度控制采用與熱電偶相匹配的溫控儀；

所述加熱電爐的最高加熱溫度不高于1350°，爐膛為圓柱形且爐口朝下，加熱電爐具有兩個(gè)工位之間切換所需的平移與升降或爐膛開(kāi)閉功能功能；

所述真空系統(tǒng)由玻璃罩、玻璃罩支撐板、真空泵、真空計(jì)、連接接頭、管路組成；

進(jìn)一步，所述玻璃罩與阻擋法蘭形成真空腔，玻璃罩主體為圓柱體，一端為穹頂封閉，另一端為通孔，玻璃罩在處于保護(hù)狀態(tài)時(shí)，玻璃罩呈立式放置并使通孔端朝下，通孔端處于操作臺(tái)的水冷套箱內(nèi)的玻璃罩支撐板所支撐，本設(shè)備處于工作狀態(tài)時(shí)，水冷套箱內(nèi)的液面始終高于玻璃罩的通孔端面，在玻璃罩的圓柱面開(kāi)設(shè)有操作口，操作口裝配有不透氣材質(zhì)的手套，手套與玻璃罩之間采用法蘭+膠接密封方式；

進(jìn)一步，所述管路連接真空泵與玻璃罩，管路采用硬質(zhì)管形式，硬質(zhì)管通過(guò)連接接頭與玻璃罩內(nèi)腔想通，硬質(zhì)管另一端與真空計(jì)和真空泵相連，其連接采用卡扣、螺紋或膠接的密封形式；

所述熱電偶的連接線從阻擋法蘭中引出玻璃罩，其連接線與阻擋法蘭間的密封采用膠接方法；

所述操作臺(tái)的主體為水冷套箱結(jié)構(gòu)，水冷套箱開(kāi)設(shè)有環(huán)形槽，環(huán)形槽下設(shè)置有玻璃罩支撐板，玻璃罩支撐板帶動(dòng)玻璃罩上下移動(dòng)；

所述輔助系統(tǒng)包含絕熱墊、置放架、以及保護(hù)層；