应用于多工位切换第二中子束线开关中的束流屏蔽系统技术方案

本发明专利技术涉及中子束线开关技术领域，特别涉及一种应用于多工位切换第二中子束线开关中的束流屏蔽系统，该束流屏蔽系统与屏蔽支撑系统和开关运动系统共同构成一种可实现多工位切换的高精度第二中子束线开关；所述的束流屏蔽系统包括与顶部支撑板相连的束流挡块上部组件、与开关运动系统相连的束流挡块主组件以及与基台相连的束流挡块下部组件，束流挡块主组件通过水平运动实现不同工作模式的切换；更具体的是，还能够依次实现导管、束流挡块主组件和准直管的位置切换以满足不同的工况和实验要求；综上所述，本发明专利技术技术方案具有操作简易、运动时间短、重复定位精度高、能够快速方便地实现工位切换和束流的通断等优点。

Beam shielding system applied in the second neutron beam line switch with multi position switching

【技术实现步骤摘要】
应用于多工位切换第二中子束线开关中的束流屏蔽系统
本专利技术涉及中子束线开关
，特别涉及一种应用于多工位切换第二中子束线开关中的束流屏蔽系统。
技术介绍
中子谱仪主要用于研究各类物质的结构和性质，目前在世界各地建造的中子谱仪主要包括两类，第一类称为中子散裂源谱仪，中子散裂源是基于加速器加速质子轰击靶产生中子；第二类称为中子反应堆谱仪，中子反应堆是基于铀裂变产生中子。而中子束线开关在中子谱仪中用于打开和切断中子束流，在导通状态时，中子束流通过中子导管等中子光学部件传输至样品上。对于中子散裂源谱仪，每个谱仪都需要在散裂靶站中设有束线开关，也被称为主束线开关，由于靶站中的主开关在体积上较为庞大，开启和关闭的时间相对较长，因此部分中子散裂源谱仪会在谱仪大厅中的中子束线上建造第二个中子束线开关，例如美国的中子散裂源(SNS)的磁反射谱仪BL4A，液态反射谱仪BL4B，而第二中子束线开关一般设置得较为轻便且方便控制，从而使操作时间短，另外由于第二中子束线开关位于中子束流传输线上，因此设计精度需要较高。有些谱仪基于实验需求，需要在束线的传输路径上建设可以实现三个或者三个以上部件进行切换的装置，例如两个不同规格的导管和一个准直管进行位置切换或者三种不同规格和尺寸的导管进行位置切换等功能，当第二中子束线开关的束流通断功能和不同规格的束流传输部件集成在一起时，则需要建设具有多工位切换功能的第二中子束线开关，该设备正常工作时，不仅需要通过部件切换以保障不同规格的中子传输部件传输中子束流，从而保证样品位置的中子通量，还需要在人员进入至散热室内时，可靠地截断中子束流以保证人员安全。此外，第二中子束线开关中的中子导管或者准直管在导通状态时的重复定位精度需要和中子导管相同，而中子导管或者准直管的准直安装精度要求较高，需要达到0.05mm。而现有技术中的中子束线开关主要采用液压或者气压驱动，并通过上下运动方式进行开或关的切换，例如中国专利(公开号CN104134471A)公开了一种中子通道闸门装置，该专利通过气缸驱动而使中子通道上下运动，利用限位开关进行信号反馈实现中子通道的开启或者关闭，但由于采用气压驱动，限位开关进行信号反馈，使得中子通道开启时的重复定位精度较低；而中国专利(公开号CN103454293A)公开了中子束线开关及准直安装方法，通过凹台和凸台的阶梯式配合以实现束线开关的准直安装，该技术方案还公开了用密封圈加法兰密封真空方式，能够实现中子导通作用真空壳体系统，但其仅限于实现真空壳体系统以及准直安装方法，难以保证中子束线开关内的中子导管重复定位精度，还难以保证中子束流高精度的要求。
技术实现思路
本专利技术的主要目是针对现有技术中，中子束线开关定位及重复定位精度低以及无法实现多工位切换的技术问题，提出一种束流屏蔽系统，该束流屏蔽系统与屏蔽支撑系统和开关运动系统共同构成一种可实现多工位切换的高精度第二中子束线开关，旨在谱仪束线上实现操作方便，运动时间短，重复定位精度高且具有多工位切换功能和束流通关功能的第二中子束线开关方案。本专利技术采用的技术方案是：一种应用于多工位切换第二中子束线开关中的束流屏蔽系统，所述的束流屏蔽系统安装在可实现多工位切换的第二中子束线开关中，所述的第二中子束线开关包括设置于外围的屏蔽支撑系统和设置于屏蔽支撑系统内部的开关运动系统以及同时与屏蔽支撑系统和开关运动系统相连以实现束流屏蔽的束流屏蔽系统；所述的束流屏蔽系统包括与顶部支撑板相连的束流挡块上部组件、与开关运动系统相连的束流挡块主组件以及与基台相连的束流挡块下部组件，束流挡块主组件通过水平运动实现不同工作模式的切换；当第二中子束线开关处于第一工位时，导管位于束流中心线上，此时导管起到传输中子束流的作用；第二工位时，准直管位于束流中心线上，此时准直管起到传输中子束流的作用；第三工位时，束流屏蔽系统的束流挡块主组件位于束流中心线并起到起到截断中子束流实现屏蔽作用，所述束流挡块主组件、所述束流挡块上部组件以及所述束流挡块下部组件均分别由不同材料层依次堆叠连接而成。所述的挡块主组件包括通过螺栓依次固定相连的碳化硼块、铅块、碳钢屏蔽块，通过使用不同材料依次相连而形成的屏蔽层，可以通过不同材料分别屏蔽不同类型离子，也能够屏蔽中子束流及其衍生出的其他粒子。所述的束流挡块主组件固定安装在工作台表面，能够随着工作台的水平运动进行三种工作状态的切换，并且束流挡块主组件表面设置有高程靶标座和水平靶标座，可利用准直设备进行准直测量。束流挡块主组件位于束流中心线上时，通过束流挡块上部组件、束流挡块主组件和束流挡块下部组件组成束流屏蔽系统，可以最大程度地阻挡束流。所述导管、束流挡块主组件以及准直管均安装在工作台表面且平行设置，其中束流挡块主组件位于导管和准直管的之间位置，导管和准直管位于流挡块主组件的两侧位置。本专利技术的有益效果是：本专利技术针对现有技术中，中子束线开关定位及重复定位精度低以及无法实现多工位切换的技术问题，提出一种由束流屏蔽系统与屏蔽支撑系统和开关运动系统共同构成一种可实现多工位切换的高精度第二中子束线开关，旨在谱仪束线上实现操作方便，运动时间短，重复定位精度高且具有多工位切换功能和束流通关功能的第二中子束线开关方案；本专利技术构成的中子束线开关采用电机进行驱动且采用编码器系统进行位置的反馈，从而能够实现高精度定位，并且滑块和导轨之间采用滑动摩擦接触，使得两者之间的摩擦系数较低，可实现高负载，还使用绝对式编码器记录准直安装后位置，保证定位精度较高且不会发生数据丢失，与此同时，还能够依次实现导管、束流挡块主组件和准直管的位置切换以满足不同的工况和实验要求；综上所述，本专利技术技术方案具有操作简易、运动时间短、重复定位精度高、能够快速方便地实现工位切换和束流的通断等优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本专利技术多工位切换的高精度第二中子束线开关的立体结构示意图；图2为本专利技术屏蔽支撑系统的立体结构示意图；图3为本专利技术屏蔽支撑系统的俯视图；图4为图3中A-A方向的剖视图；图5为本专利技术开关运动系统的俯视图；图6为图5中A-A方向的剖视图；图7为本专利技术开关运动系统的主视图；图8为本专利技术开关运动系统的后视图；图9为本专利技术调节机构的立体结构示意图；图10为本专利技术辅助调节机构的立体结构示意图；图11为本专利技术的底板连接板的立体结构示意图；图12为本专利技术的束流挡块主组件的立体结构示意图。附图标号说明：本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.应用于多工位切换第二中子束线开关中的束流屏蔽系统，所述的束流屏蔽系统安装在可实现多工位切换的第二中子束线开关中，其特征在于：所述的第二中子束线开关包括设置于外围的屏蔽支撑系统和设置于屏蔽支撑系统内部的开关运动系统以及同时与屏蔽支撑系统和开关运动系统相连以实现束流屏蔽的束流屏蔽系统；所述的束流屏蔽系统包括与顶部支撑板相连的束流挡块上部组件、与开关运动系统相连的束流挡块主组件以及与基台相连的束流挡块下部组件，束流挡块主组件通过水平运动实现不同工作模式的切换；当第二中子束线开关处于第一工位时，导管位于束流中心线上，此时导管起到传输中子束流的作用；第二工位时，准直管位于束流中心线上，此时准直管起到传输中子束流的作用；第三工位时，束流屏蔽系统的束流挡块主组件位于束流中心线并起到起到截断中子束流实现屏蔽作用，所述束流挡块主组件、所述束流挡块上部组件以及所述束流挡块下部组件均分别由不同材料层依次堆叠连接而成。/n

【技术特征摘要】
1.应用于多工位切换第二中子束线开关中的束流屏蔽系统，所述的束流屏蔽系统安装在可实现多工位切换的第二中子束线开关中，其特征在于：所述的第二中子束线开关包括设置于外围的屏蔽支撑系统和设置于屏蔽支撑系统内部的开关运动系统以及同时与屏蔽支撑系统和开关运动系统相连以实现束流屏蔽的束流屏蔽系统；所述的束流屏蔽系统包括与顶部支撑板相连的束流挡块上部组件、与开关运动系统相连的束流挡块主组件以及与基台相连的束流挡块下部组件，束流挡块主组件通过水平运动实现不同工作模式的切换；当第二中子束线开关处于第一工位时，导管位于束流中心线上，此时导管起到传输中子束流的作用；第二工位时，准直管位于束流中心线上，此时准直管起到传输中子束流的作用；第三工位时，束流屏蔽系统的束流挡块主组件位于束流中心线并起到起到截断中子束流实现屏蔽作用，所述束流挡块主组件、所述束流挡块上部组件以及所述束流挡块下部组件均分别由不同材料层依次堆叠连接而成。


2.根据权利要求1所述的应用于多工位切换第二中子束线开关中的束流屏蔽系统，其特征在于：所述的挡块主组件包括通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：康乐，吴延岩，
申请(专利权)人：散裂中子源科学中心，中国科学院高能物理研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44