发散角连续可调的中子准直器结构及其标定方法技术

本发明专利技术公开了一种发散角连续可调的中子准直器结构及其标定方法，中子准直器结构包括：中子屏蔽和吸收外壳；滑轨，固定于中子屏蔽和吸收外壳内部；第一中子准直器，固定安装于滑轨上；第二中子准直器，安装于滑轨上，沿着滑轨可进行移动，以改变中子入射方向对应的中子吸收层长度，从而实现中子发散角的连续调节；以及驱动结构，用于驱动第二中子准直器沿着滑轨进行移动。该中子准直器结构在实际应用中可以大大减少准直器的更换频率从而节约了宝贵的中子束流时间，同时减少所需准直器的数量从而节约大量的购置经费。

Structure of Neutron Collimator with Continuously Adjustable Divergence Angle and Its Calibration Method

The invention discloses a neutron collimator structure with continuously adjustable divergence angle and its calibration method. The neutron collimator structure includes: neutron shielding and absorption housing; slide rail, fixed inside the neutron shielding and absorption housing; first neutron collimator, fixed on slide rail; second neutron collimator, installed on slide rail, can move along slide rail to change neutron entry. The length of neutron absorption layer corresponding to the direction of emission is used to realize the continuous adjustment of neutron divergence angle, and the driving structure is used to drive the second neutron collimator to move along the sliding track. The structure of the neutron collimator can greatly reduce the replacement frequency of the collimator in practical application, thus saving precious neutron beam time, and reducing the number of collimators required, thus saving a large amount of purchase funds.

【技术实现步骤摘要】
发散角连续可调的中子准直器结构及其标定方法
本公开属于中子光学器件，涉及一种发散角连续可调的中子准直器结构及其标定方法，特别是一种基于改变中子吸收层长度实现发散角连续可调的中子准直器结构，以及该中子准直器结构的发散角的标定方法。
技术介绍
中子散射谱仪是利用反应堆、散裂源等产生的大量不同能量的中子作为中子源，从中选出一定能量的中子入射到被研究的样品上，通过探测出射中子能量、动量等参数，以实现对样品的应力、织构、微观结构、磁相关性能等方面的研究的仪器。由于反应堆或散裂源产生的中子向4π方向散射，导致从孔道引出的中子束流发散角很大，而动量变化的测量需要入射中子有确定的方向，因而中子散射谱仪一般需要使用中子准直器，以限定入射中子的方向，从而达到提高其分辨率，提升信噪比的目的。一般来说，中子散射谱仪为了进行不同种类的实验测量，需要使用不同中子发散角的中子准直器。目前使用的中子准直器的中子发散角都是在制作时就已经确定的，不能根据使用需求进行调节；另外，中子准直器一般安放在屏蔽体内部，不能随时根据需求更换不同发散角的准直器。因此为了完成不同的中子实验，目前一般的中子谱仪会在屏蔽体内预装几种常用发散角的中子准直器，但是由于屏蔽体内部空间有限，无法安装所需的各种准直器，仍无法满足所有的中子实验要求，而且更换准直器需要较长时间同时购买多种不同型号的准直器需要大量经费。因此，有必要提出一种可以连续调节发散角的中子准直器结构，在一个中子准直器中可实现中子发散角的连续调节，那么不需要安装多个具有不同发散角的中子准直器，在一个中子准直器结构中便可实现按照实际需求进行发散角的调整，满足各种中子实验使用要求，以避免在屏蔽体内预装含有多种发散角的中子准直器的麻烦以及更换的繁琐，节约宝贵的中子束流时间和经费。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本公开提供了一种发散角连续可调的中子准直器结构及其标定方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。(二)技术方案根据本公开的一个方面，提供了一种发散角连续可调的中子准直器结构，包括：中子屏蔽和吸收外壳1；滑轨2，固定于中子屏蔽和吸收外壳1内部；第一中子准直器3，固定安装于滑轨2上；第二中子准直器4，安装于滑轨2上，沿着滑轨2可进行移动，以改变中子入射方向对应的中子吸收层长度，从而实现中子发散角的连续调节；以及驱动结构9，用于驱动第二中子准直器4沿着滑轨2进行移动。在本公开的一些实施例中，第一中子准直器3通过第一固定安装底座5固定安装于滑轨2上；第二中子准直器4通过第二固定安装底座6下方设置的滑块7在带螺纹丝杠8上移动来实现沿着滑轨2的移动；其中，第一固定安装底座5和第二固定安装底座6均设置于滑轨2上，第一固定安装底座5固定，第二固定安装底座6可移动，第一中子准直器3安装于第一固定安装底座5上，第二中子准直器4安装于第二固定安装底座6上，带螺纹丝杠8，固定于中子屏蔽和吸收外壳1内部，位于滑轨2下方，滑块7以滚珠丝杠的形式与带螺纹丝杠8连接，在驱动结构9的作用下，第二中子准直器4通过滑块7沿着滑轨2可进行移动。在本公开的一些实施例中，中子准直器结构，还包括：定位结构10，用于第二中子准直器4的定位。在本公开的一些实施例中，定位结构10为绝对编码器，该绝对编码器安装于中子屏蔽和吸收外壳1上。在本公开的一些实施例中，中子准直器结构，还包括：运动控制系统，通过控制驱动结构9实现对第二中子准直器4的移动控制；以及数据采集系统，用于采集数据，该数据包括中子发散角信息和第二中子准直器4的位置信息。在本公开的一些实施例中，驱动结构9为伺服电机，该伺服电机安装于中子屏蔽和吸收外壳1上。在本公开的一些实施例中，第一中子准直器3和第二中子准直器4的中子吸收层间距相同，中子准直器外形尺寸相同。在本公开的一些实施例中，中子入射该中子准直器结构对应的中子吸收层长度为：第一中子准直器3和第二中子准直器4之间的距离与各自的中子吸收层长度的总和。根据本公开的另一个方面，提供了一种发散角的标定方法，用于标定本公开的发散角连续可调的中子准直器结构，该标定方法包括：将第二中子准直器4移动至某一位置，并记录下第二中子准直器4的位置和对应的中子发散角；以及通过获取第二中子准直器4处于不同位置对应的中子发散角，得到该中子准直器结构的发散角与位置的对应关系曲线，实现标定。在本公开的一些实施例中，通过定位结构10确定第二中子准直器4的位置；通过数据采集系统记录第二中子准直器4的位置和对应的中子发散角；通过运动控制系统控制第二中子准直器4移动至不同位置。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本公开提供的发散角连续可调的中子准直器结构及其标定方法，具有以下有益效果：(1)在行业内首次提供了一种基于改变中子吸收层长度实现发散角连续可调的中子准直器结构，通过设置固定的第一中子准直器和可移动的第二中子准直器以改变中子入射方向对应的中子吸收层长度，从而实现中子发散角的连续调节，在一个中子准直器结构中便可实现按照实际需求进行发散角的调整，满足各种中子实验使用要求，在实际应用中可以大大减少准直器的更换频率从而节约了宝贵的中子束流时间，同时减少所需准直器的数量从而节约大量的购置经费；(2)运动控制系统可以通过电脑远程控制驱动结构(比如伺服电机)精密转动从而精确地控制可移动的第二中子准直器的位置进而改变中子吸收层长度，达到调节中子准直器的中子发散角的作用；(3)中子屏蔽和吸收外壳能够保证：沿着中子入射方向，只有通过前一个中子准直器进入到后一个中子准直器之后从出口进行出射的中子才会作为出射中子被探测到，其他位置的中子(比如位于第一中子准直器和第二中子准直器之间没有进入后一个中子准直器的发散中子)将会由中子屏蔽和吸收外壳进行吸收或屏蔽，实现中子发散角与可调节的中子吸收层长度的精确对应关系，减少误差。附图说明图1为根据本公开一实施例所示的发散角连续可调的中子准直器结构的示意图。图2为如图1所示的发散角连续可调的中子准直器结构的工作原理。图3为根据本公开一实施例所示的发散角连续可调的中子准直器结构的实体图。【符号说明】1-中子屏蔽和吸收外壳；2-滑轨；3-第一中子准直器；4-第二中子准直器；5-第一固定安装底座；6-第二固定安装底座；7-滑块；8-带螺纹丝杠；9-驱动结构；10-定位结构。具体实施方式本公开提供了一种发散角连续可调的中子准直器结构及其标定方法，通过设置固定的第一中子准直器和可移动的第二中子准直器以改变中子入射方向对应的中子吸收层长度，从而实现中子发散角的连续调节，在一个中子准直器结构中便可实现按照实际需求进行发散角的调整，满足各种中子实验使用要求，以避免在屏蔽体内预装含有多种发散角的中子准直器的麻烦以及更换的繁琐，节约宝贵的中子束流时间和经费。为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。本公开中，中子准直器放置顺序的“前”“后”表示沿着中子入射方向，先经过的中子准直器为“前”，后经过的中子准直器为“后”。在本公开的第一个示例性实施例中，提供了一种发散角连续可调的中子准直器结构。图1为根据本公开一实施例所示的发散角连续可调的中子准直器结构的示意图。参照图1所示，本公开的发散角连续可调的中子准直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发散角连续可调的中子准直器结构，其特征在于，包括：中子屏蔽和吸收外壳(1)；滑轨(2)，固定于所述中子屏蔽和吸收外壳(1)内部；第一中子准直器(3)，固定安装于所述滑轨(2)上；第二中子准直器(4)，安装于所述滑轨(2)上，沿着所述滑轨(2)可进行移动，以改变中子入射方向对应的中子吸收层长度，从而实现中子发散角的连续调节；以及驱动结构(9)，用于驱动所述第二中子准直器(4)沿着所述滑轨(2)进行移动。

【技术特征摘要】
1.一种发散角连续可调的中子准直器结构，其特征在于，包括：中子屏蔽和吸收外壳(1)；滑轨(2)，固定于所述中子屏蔽和吸收外壳(1)内部；第一中子准直器(3)，固定安装于所述滑轨(2)上；第二中子准直器(4)，安装于所述滑轨(2)上，沿着所述滑轨(2)可进行移动，以改变中子入射方向对应的中子吸收层长度，从而实现中子发散角的连续调节；以及驱动结构(9)，用于驱动所述第二中子准直器(4)沿着所述滑轨(2)进行移动。2.根据权利要求1所述的中子准直器结构，其特征在于，所述第一中子准直器(3)通过第一固定安装底座(5)固定安装于所述滑轨(2)上；所述第二中子准直器(4)通过第二固定安装底座(6)下方设置的滑块(7)在带螺纹丝杠(8)上移动来实现沿着所述滑轨(2)的移动；其中，所述第一固定安装底座(5)和第二固定安装底座(6)均设置于所述滑轨(2)上，第一固定安装底座(5)固定，第二固定安装底座(6)可移动，所述第一中子准直器(3)安装于所述第一固定安装底座(5)上，所述第二中子准直器(4)安装于所述第二固定安装底座(6)上，所述带螺纹丝杠(8)，固定于所述中子屏蔽和吸收外壳(1)内部，位于所述滑轨(2)下方，所述滑块(7)以滚珠丝杠的形式与所述带螺纹丝杠(8)连接，在驱动结构(9)的作用下，所述第二中子准直器(4)通过所述滑块(7)沿着所述滑轨(2)可进行移动。3.根据权利要求1所述的中子准直器结构，其特征在于，还包括：定位结构(10)，用于所述第二中子准直器(4)的定位。4.根据权利要求3所述的中子准直器结构，其特征在于，所述定位结...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈东风，孙凯，刘蕴韬，李玉庆，韩松柏，焦学胜，王洪立，贺林峰，刘晓龙，李眉娟，郝丽杰，魏国海，武梅梅，韩文泽，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11