[实用新型]多轴中子单色器姿态调整装置

说明书

技术领域

本实用新型属于中子散射技术，具体涉及一种多轴中子单色器姿态调整装置。

背景技术

基于反应堆中子源的大多数中子散射谱仪都需要单色中子(具有固定波长或能量的中子)作探针，中子单色化过程一般由晶体单色器来完成。在中子入射孔道和出射孔道固定的情况下，单色器的位置和姿态对单色中子束流的强度及其分布有着非常重要的影响。为了引出高质量的单色中子束以满足实验需求，必须对单色器位置和姿态进行多自由度的精细调节，这就需要特定的装置来实现该功能，即多轴中子单色器姿态调整装置。

目前相关的技术文献均没有公开类似装置功能实现的具体技术细节。德国柏林中子散射中心E3谱仪的单色器姿态调整装置，采用三个不同单色器转换使用，换位台位于最上层，采用旋转换位的方式，其他调节装置不详。慕尼黑中子散射中心STRESS-SPEC谱仪预留了三个单色器位置，换位装置采用上下移动的方式来实现，其他调节装置不详，该装置缺点是需要较大的高度空间以完成移动换位的功能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对中子散射谱仪高分辨的要求和辐射屏蔽的空间局限性，提供了一套精巧实用的多轴中子单色器姿态调整装置。

本实用新型的技术方案如下：一种多轴中子单色器姿态调整装置，包括机械台体以及通过电缆与机械台体相连接的控制系统，其中，所述的机械台体包括设置在底盘上的旋转台，旋转台上设有平移调节器，在平移调节器上方设有倾斜调节器，倾斜调节器上设置单色器转位转台，机械台体的各运动机构带动单色器进行多自由度的位置组合调节；所述的控制系统包括设有控制软件的工控计算机以及通过驱动器对步进电机实现控制的电机控制单元。

进一步，如上所述的多轴中子单色器姿态调整装置，其中，所述的平移调节器由X轴方向平移调节器和Y轴方向平移调节器组成，两个平移调节器呈上下结构设置，平移调节方向相互垂直，均采用电机带动丝杠的传动方式在水平方向上运动；在X轴方向平移调节器和Y轴方向平移调节器的运动极限位置处分别设有电接近开关和机械限位装置，电机轴上设有刹车制动器。

进一步，如上所述的多轴中子单色器姿态调整装置，其中，所述的倾斜调节器包括一个竖直设置的扇形蜗轮，由步进电机驱动的水平蜗杆与扇形蜗轮啮合，单色器转位转台固定在扇形蜗轮上方，在扇形蜗轮的转动导轨上设有码盘尺和相应的读数头；在倾斜调节器的转动极限位置处分别设有电接近开关和机械限位装置，倾斜调节器安装台的侧面设有刹车制动器。

进一步，如上所述的多轴中子单色器姿态调整装置，其中，所述的单色器转位转台包括由步进电机驱动的水平蜗杆以及与水平蜗杆相啮合的水平蜗轮，单色器安装平台固定在水平蜗轮上；蜗杆轴的一端装有旋转编码器作为位置传感器，单色器安装平台上设有传感器作为角位置精度标定，转角极限位置处设有电接近开关和机械限位装置。

更进一步，如上所述的多轴中子单色器姿态调整装置，其中，所述的单色器转位转台的旋转轴与设置在底盘上的旋转台的旋转轴相互错开，呈偏心结构布置。

进一步，如上所述的多轴中子单色器姿态调整装置，其中，所述的控制系统的工控计算机内设有用于接收机械台体上各运动机构位置信号的传感器细分计数接口模板，以及控制驱动信号的输入输出控制模板。

本实用新型的有益效果如下：

(1)本实用新型集光机电和计算机控制技术为一体，通过软件和硬件的配合远程控制台体，实现在特殊工作环境下，多轴高精度稳定运行；

(2)该装置结构紧凑精巧，实现了在整体有限的空间内五轴高精度运动轴的集成，外形尺寸不超过布拉格角度转动精度设置为0.005°，平移精度为0.05mm，倾斜调节台和转位转台精度分别为0.01°和0.05°；

(3)针对长期偏心承重(20Kg)工作状态，采用高精度断电刹车制动器，保证高精度定位和稳定运行，装置使用过程中需要对重约20Kg的单色器进行不断的姿态调整，工作状态绝大多数情况下处于断电偏心承重状态，采用特殊制动技术，保证断电情况下的高精度定位；

(4)系统通过软硬件配合，实现自动故障监测和处理保护功能，实时监测各功能单元，一旦发生故障，即根据故障性质做出相应的处理，形成对转台的保护。

附图说明

图1为多轴中子单色器姿态调整装置的基本组成示意图；

图2为旋转台的结构示意图；

图3为倾斜调节器的结构示意图；

图4为转位转台的结构示意图；

图5为工控计算机系统基本硬件配置示意图；