[发明专利]一种用于高分辨中子粉末衍射谱仪的精密主体运动装置

说明书

技术领域

 本发明属于分析材料原子分子结构和磁结构的技术领域，具体涉及一种用于高分辨中子粉末衍射谱仪的精密主体运动装置。

背景技术

中子衍射技术的研究与应用始于二十世纪40年代，在最近二十年得以迅速发展，硬件技术和应用研究取得了长足的进步。在欧洲、美国、加拿大、日本、澳大利亚等发达国家和地区，己建立了较多高水平的中子衍射实验室。我国科技界已认识到中子衍射技术的落后局势，在国内拟改建的中物院的300#反应堆(以下简称新堆)和北京原子能科学研究院的中国先进研究堆(CARR)中，都把中子衍射技术作为反应堆应用技术的重点之一，近几年内将有十几台谱仪相继在这两个堆上建成。

在中子衍射技术中，使用得最多、最广泛的是中子粉末衍射方法。目前，中子粉末衍射已成为研究材料原子分子结构和磁结构的标准实验技术，特别是在Rietveld峰形分析法引入粉末衍射的数据分析后，粉末中子衍射的应用更是迅速增加。这是因为，所研究的大部分材料(特别是新材料)很难生成实验要求的足够大的单晶样品，即使能够得到大的单晶体，由于存在消光等系统误差，也使得粉末衍射成为比单晶体衍射更有利的选择。因此，目前世界上的中子衍射实验室，尽管规模不同，实力不等，研究领域各有侧重，实验设施不尽相同，几乎都配备有水平高低不等的粉末中子衍射谱仪。高分辨率中子粉末衍射谱仪是一项综合性的系统工程，其综合利用了核电子学理论、关键单元部件技术、计量与测试分析技术、误差处理技术、运动控制技术等，因此，具有技术高度集成的特点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于高分辨中子粉末衍射谱仪的精密主体运动装置，能从不同角度位置分析超导材料、纳米材料、磁性材料等多种材料的空间几何结构(键长、键角等)，确定原子位置、分子间距、磁结构(磁性原子的排列和取向、磁矩的大小等)。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案是：本发明的用于高分辨中子粉末衍射谱仪的精密主体运动装置，其特点是，所述的运动装置包括支撑平台单元、样品台单元、探测器运载单元。其中，所述支撑平台单元包括搬运气垫、八角台架、调平垫块、圆环平台。所述样品台单元包括伺服电机、圆托架、外回转套筒、圆光栅、芯轴、伸缩套筒、伸缩杆、样品。所述的探测器运载单元包括连接杆、运载托盘、气浮垫、驱动电机、摩擦轮。其连接关系是，所述的支撑平台单元中的数个搬运气垫底面与地面接触，八角台架通过搬运气垫的螺杆与搬运气垫连接，调平垫块对应安装在八角台架上端的八个角上，圆环平台通过螺杆安装在调平垫块上方。所述样品台单元中的圆托架安装在圆环平台的中心圆孔内，伺服电机通过螺钉固定安装在圆托架下方，伺服电机的输出轴通过联轴器与芯轴连接，在伺服电机上方的芯轴外围设置有外回转套筒，圆光栅安装在外回转套筒的上方，芯轴依次穿过外回转套筒、圆光栅与伸缩套筒连接，在伸缩套筒的内孔里设置有伸缩杆，通过螺钉确定伸缩杆的位置，伸缩杆的上端安装有三爪卡盘，样品安装在伸缩杆的三爪卡盘中；所述探测器运载单元中的运载托盘位于圆环平台的平面上，数个气浮垫通过螺杆安装在运载托盘的下方，运载托盘通过气浮垫悬浮在圆环平台的平面上，连接杆一端与外回转套筒连接，另一端与运载托盘连接，驱动电机安装在运载托盘下方的数个气浮垫之间，摩擦轮固定在运载托盘下方的驱动电机输出轴的前端。所述的运载托盘上设置有数个对不同角度的中子计数的探测器。所述的控制单元包括工控机、数据采集卡、运动控制卡，数据采集卡、运动控制卡安装在工控机内，工控机通过线缆与样品台单元中的伺服电机、探测器运载单元中的驱动电机分别连接。

所述的连接杆设置的数量为1~5个，分别与运载托盘、外回转套筒等角度均布连接。

所述的搬运气垫设置的数量为4~8个。

所述的调平垫块设置的数量为8个。

所述的气浮垫设置的数量为8~24个。

所述的圆环平台采用花岗岩材料。

所述的样品台单元的芯轴可围绕样品中心线匀速回转并精确定位。所述的探测器运载单元采用高承载的气浮垫支承结构，驱动电机带动摩擦轮驱动运载托盘绕样品的中心线转动，圆光栅反馈位置精度。所述的八个探测器可以随运载托盘同时移动。所述的探测器运载单元采用气浮垫支承。