[发明专利]使用制冷机在超低温下导入磁场的穆斯堡尔光谱仪

说明书

技术领域

本发明关于使用制冷机在超低温下导入磁场的穆斯堡尔光谱仪，具体说明为，关于使用制冷机从超低温改变超导磁体及样品的温度，同时导入外部磁场，获得穆斯堡尔光谱的设备，该设备无需使用液氦，使用制冷机对超导磁体进行冷却的同时导入外部磁场，能够节省液氦消耗带来的运行费用，而且测试样品的安装非常容易，能够最大程度降低工作人员受到的γ射线辐射，而且使用非常方便。

背景技术

以往的穆斯堡尔光谱仪导入外部磁场时，需要使用液氦对超导磁体进行冷却获得外部磁场，因此，其附带设备，如用于获取光谱所需的变频器和检测器设置困难，实际运行时，需要在冷却过程中耗费大量时间，对样品进行长时间测量时，更需要消耗大量液氦，费用很高。

另外，穆斯堡尔光谱仪使用⁵⁷Co作为放射源进行光谱分析，长时间暴露于放射源下，会对人体造成致命伤害。

因此，确保穆斯堡尔光谱仪的操作人员能够在尽可能短的时间内完成样品安装，进行分析是至关重要的。

目前迫切需要开发一种新型的使用制冷机在超低温下导入磁场的穆斯堡尔光谱仪，该设备无需使用液氦，代之使用制冷机对超导磁体进行冷却，导入外部磁场，节省液氦消耗带来的运行费用，而且能够非常容易地安装测试样品，最大程度降低工作人员受到的γ射线辐射，使用非常方便。

发明内容

本发明为解决上述问题而提出，其目的是提供一种能够使用制冷机从超低温改变超导磁体及样品的温度，同时导入外部磁场，获得穆斯堡尔光谱的使用制冷机在超低温下导入磁场的穆斯堡尔光谱仪。

本发明目的还在于，提供一种能够使用制冷机对超导磁体进行冷却的同时导入外部磁场，节省液氦消耗带来的运行费用的使用制冷机在超低温下导入磁场的穆斯堡尔光谱仪。

本发明目的还在于，提供一种能够非常容易地安装测试样品，最大程度降低工作人员受到的γ射线辐射的使用制冷机在超低温下导入磁场的穆斯堡尔光谱仪。

本发明目的还在于，提供一种使用非常方便的使用制冷机在超低温下导入磁场的穆斯堡尔光谱仪。

为达到上述目的，本发明优选实施例涉及的使用制冷机在超低温下导入磁场的穆斯堡尔光谱仪，组成包括：穆斯堡尔驱动单元；穆斯堡尔速度变频器；γ射线源；样品；超导磁体；制冷机；比例计数器；信号放大器；数据获取模块；计算机；其中，穆斯堡尔驱动单元从电源部获得电力供应，产生周期性信号，传送给穆斯堡尔速度变频器；穆斯堡尔速度变频器以从所述穆斯堡尔驱动单元接收信号时刻为初始时刻，形成一个锯齿波，通过积分电路将所述锯齿波转换为抛物线波形，并对所述抛物线波形进行放大，以加大抛物线波形并获得强电流信号，另外，所述放大信号传送到穆斯堡尔速度变频器的推进线圈后，在垂直作用于所述线圈的磁场作用下，位于线圈中央的铜轴将进行周期性的匀加速运动，但由于无法实现理想的匀加速运动，因此对位于铜轴另一侧的感应线圈感应的电信号进行负反馈处理，以抵消不均匀运动；γ射线源附着在所述穆斯堡尔速度变频器内铜轴一端，产生γ射线；样品(吸收体)能够吸收所述γ射线；超导磁体向所述样品导入磁场；制冷机将所述样品的温度冷却到超低温；比例计数器(检测器)通过谐振吸收对透过所述样品的信号进行计数；信号放大器对所述比例计数器产生的电信号(脉冲电流)进行放大；数据获取模块通过穆斯堡尔程序对所述信号放大器放大的信号进行处理，按通道保存比例计数器的数据；计算机通过穆斯堡尔数据分析软件对所述数据获取模块中保存的包含温度和磁场变化值等参数的数据进行分析，将穆斯堡尔光谱作为结果输出。

所述比例计数器从高压电源(High Voltage Power Supply)接入直流高压(1000-2000V)后，γ射线进入计数管，将使计数管内气体电离，离子数与γ射线的光子能量成正比，因此，能够通过脉冲电流对进入到计数管的γ射线的光子进行计数。

所述信号放大器同时包含低噪声前置放大器和主前置放大器。

所述超导磁体使用了NbTi超导线材，能够向样品导入最大50KG(KiloGuass)的磁场，为保证超导磁体与外部绝热，同时确保通过大电流时不产生热量，使用临界温度在70K以上的超导材料制成的高温超导导线供给电流。

使用制冷机将所述样品的温度降到超低温后，通过样品管和样品夹持器上设置的加热器及温度调节器，能够在4.2K至325K的温度范围内对样品温度进行调节。

本发明的使用制冷机在超低温下导入磁场的穆斯堡尔光谱仪具有以下效果。

第一、本发明能够使用制冷机从超低温改变超导磁体及样品的温度，同时导入外部磁场，获得穆斯堡尔光谱。