[发明专利]一种用于自旋回波小角中子散射谱仪的进动磁场生成装置

说明书

本发明提供了一种用于自旋回波小角中子散射谱仪的进动磁场生成装置，该装置包括电磁铁线圈、电磁铁磁极、电磁铁磁轭及线圈出线盒。所述装置采用大型直流电磁铁和极板台阶结构，生成了高均匀性的方形磁场；极板边缘设计了与极板一体化加工制成的台阶，此设计在减小极板整体尺寸的同时提高了整个装置中心处磁场的均匀性。本发明配合自旋回拨小角中子散射谱仪使用，用于提供极化中子进动所需磁场，可用于测量材料内部纳米至微米尺度位错、孔洞、析出相等微结构，也可用于强中子吸收材料的测量，弥补中子散射技术在此方面的不足。

技术领域

本发明属于小角中子散射技术领域，具体涉及一种用于自旋回波小角中子散射谱仪的进动磁场生成装置。

背景技术

用于给自旋回波小角中子散射装置提供极化中子进动所需的高均匀度进动磁场，可用于测量高分子材料、胶体、复杂流体、合金、纳米复合材料、有机薄膜等材料内部纳米至微米尺度的如空隙、位错、裂纹、结晶等微结构信息，对材料选择、加工工艺、损伤老化等方面的研究起到指导性作用。自旋回波小角中子散射谱仪利用两组进动磁场，将散射角信息转化为极化中子在磁场中的进动信息，因此用于生成进动磁场的装置是整台谱仪的核心部件。该进动磁场生成装置的性能直接关系到整台谱仪的探测性能，具体反应在以下两个方面：①进动磁场的大小决定谱仪的测量尺度；②进动磁场的均匀度决定谱仪的探测精度。当前，现有的自旋回波小角中子散射谱仪进动磁场生成装置为了保证中心处磁场均匀度达到使用要求，通常需要极板在中子束流方向长度大于300mm，这样导致整个进动磁场生成装置的体积较大，不便于安装放置，且逸散场过大，影响中子极化率；若极板长度过小，则极板中心处磁场均匀度较差，进而使中子极化率降低，影响谱仪整体性能。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种用于自旋回波小角中子散射谱仪的高均匀度进动磁场生成装置，可实现为极化中子提供进动所需的高均匀度磁场。

本发明具体采用如下方案：

一种用于自旋回波小角中子散射谱仪的进动磁场生成装置，其特征在于，所述进动磁场生成装置包括电磁铁线圈、电磁铁磁极、电磁铁磁轭、线圈出线盒；其连接关系是：所述的电磁铁线圈紧密包覆于电磁铁磁极中段，所述的电磁铁磁极后端端面固定于电磁铁磁轭上，所述的出线盒固定在电磁铁磁轭外侧。其中电磁铁磁极包括铁芯、极板、极板台阶；其连接关系是：所述极板台阶一体成型于极板一端面四周，极板另一端面与铁芯一体成型。极板边缘超出铁芯从而起到固定电磁铁线圈的作用。

进一步，所述的电磁铁磁极与电磁铁磁轭的接触面使用高精度磨床打磨光滑后相贴，再使用螺栓固定。

进一步，所述的电磁铁线圈包括线圈、冷却水套、冷却水管道、水套盖板；其连接关系是：所述的线圈包裹在铁芯外侧，冷却水套包覆于线圈外侧，冷却水管道位于冷却水套内部，冷却水管道两端固定水套盖板，在冷却水套内部构成循环水回路。

进一步，所述的电磁铁磁轭包括端板、轭板、出线孔道；其连接关系是：所述的端板和轭板各两个通过螺丝固定连接构成整个方形电磁铁磁轭，出线孔道位于端板中段内部线圈接线盒位置处，用于线圈出线。

进一步，所述的线圈出线盒包括出线盒盖、出线盒体、绝缘板、电缆固定头、接线柱，其中，出线盒盖与出线盒体构成线圈出线盒外壳，电缆固定头固定在出线盒体上，绝缘板固定在出线盒体与接线柱之间，线圈的引出线从电缆固定头引出。

进一步，所述的端板、轭板、铁芯、极板、极板台阶材料均为高磁导率金属材料，外表面涂覆防锈底漆。

进一步，所述的线圈采用高导电率、高导热率铜线或铜带。

进一步，所述的线圈外侧紧密涂覆一层灌封胶，如，可填充704硅胶。

进一步，所述的冷却水套、水套盖板采用高导热率铜板，表面采用阳极氧化处理。

进一步，所述的接线柱采用高电导率铜。