[发明专利]一种中子单色器用单晶片的高温成形设备

说明书

一种中子单色器用单晶片的高温成形设备由加热电炉、温度控制系统、模具系统、加载系统、真空保护系统、操作台、辅助系统组成；加热电炉炉口朝下，由玻璃罩和阻挡法兰形成真空腔，玻璃罩开设有操作口；模具为复合模通过导向槽上下移动和旋转，本设备可在弯曲和整平两种状态中切换；夹具和监视系统则可完美辅助完成高温下单晶片的移位和取放。本设备原理简单，使塑性镶嵌非完美单晶片的成型工艺效率大大提高。

技术领域

本发明属于一种薄片的高温成型装置，尤其涉及到一种中子单色器用单晶片的高温成形设备。

背景技术

反应堆和加速器提供的慢中子通常都具有连续的能谱，而中子散射实验须提供某个一个很窄特定波长范围的“单色中子”。利用晶体的Bragg相干散射从白光中子源，通过反射和透射来获得所需“单色中子”，这是中子散射频谱仪最常用的方法。中子单色器就是利用晶体的Bragg反射形成所需“单色中子”。因此，中子单色器是中子散射频谱仪上一种常见的中子光学组件，对频谱仪的分辨率和入射中子束强度有着重要影响，被称为中子散射频谱仪的“心脏”。为提高出射中子的强度，通常采用非完美晶体仍然是中子单色器或中子分析器的首要选择。

人工单晶是由尺寸非常小嵌镶块组成，嵌镶块内具有完美的周期分布的点阵结构，但镶嵌块之间存在厚度为几埃的无序原子层。为了获取足够的中子强度，单色器用的嵌镶晶体宽度必须匹配入射束的水平发散，约为0.3-05°。而人工单晶的嵌镶度非常小，需要增加几十倍后才能用作中子单色器。在晶体中引入大的嵌镶结构被称为嵌镶延展技术，增加嵌镶宽度，将极大地提高晶体Bragg反射的强度，满足中子频谱仪对强度的需求。

目前，制备中子单色器用非完美晶体片主要采用单晶热压形变技术（肖红文等，锗单晶热压形变装置，专利号：200710151357.X， 2007.9.30；肖红文 等， 锗单晶热压形变工艺， 专利号：200710151358.4,2007.9.30）。但本方法制备非完美单晶锗片需要经过正向弯曲、整平、反向弯曲多个循环过程。由于锗片需在真空环境的高温下变形，其每个工位只能完成一个变形工序，其每道次工序需要锗片装片、真空保护、加热、成形、冷却，该设备设计了多个工位，其生产流程长，生产效率低下。

发明内容

针对已有设备的不足。本发明提供一种中子单色器用单晶片的高温成形设备，其特征在于，设备由由加热电炉、温度控制系统、模具系统、加载系统、真空保护系统、操作台、辅助系统组成。

所述加热电炉的最高加热温度不高于1250°，炉膛为圆柱形且炉口朝下，加热电炉具有升降功能、或炉膛为组合式具有开闭的功能。

所述真空保护系统由玻璃罩、玻璃罩支撑板、阻挡法兰、真空泵及附件组成；

进一步，所述玻璃罩主体为圆柱体，一端为穹顶封闭，另一端为通孔，玻璃罩在处于保护状态时，玻璃罩呈立式放置并通孔端朝下，通孔端处于操作台的水冷套箱内并被玻璃罩支撑板所支撑，玻璃罩支撑板可沿垂直方向上下移动，本设备处于工作状态时，水冷套箱内的液面始终高于玻璃罩的通孔端面，玻璃罩通孔端采用阻挡法兰+密封圈的形式密封，阻挡法兰固定于操作台，在玻璃罩的圆柱面开设有操作口，操作口装配有不透气材质的手套，手套与玻璃罩之间采用法兰与胶接方式密封。

所述操作台的主体为水冷套箱结构，水冷套箱开设有环形槽，环形槽的小圆与玻璃罩之间采用阻挡法兰加密封圈的密封形式，环形槽大圆与玻璃罩存在不小于5mm的缝隙。

所述温度控制系统包含热电偶和温度控制仪、以及连接线，热电偶的最高工作温度为1250 ℃，热电偶安置于玻璃罩的内腔，热电偶的连接线从阻挡法兰中引出玻璃罩，其连接线与阻挡法兰的密封形式采用胶接方法，温度控制仪选择与热电偶相匹配的温控仪。

所述辅助系统包含绝热垫、置放架、保护层、夹具系统和视频监控系统。