本发明专利技术公开了中子散射技术领域的一种用于中子散射的低背底稳态激光加热炉，包括安装在炉体结构上的连接组件、加热系统和冷却辅助系统，通过各部件之间的相互配合，可以实现为待测样品提供实验所需要的高温环境，并且不同于以往采用金属箔通电加热的方式，本发明专利技术中通过采用激光器来加热样品，由于激光具有高能量密度的优点，通过利用激光进行加热,升温快，能够为中子散射实验提供更高的温度条件，且可以缩短升、降温的时间，满足实验需求，通过设计样品盒用于盛放样品，从而可以不限制样品的形态，满足固体、液体、粉末、颗粒和小块状等多种形态的样品，适用范围更广。适用范围更广。适用范围更广。
【技术实现步骤摘要】
一种用于中子散射的低背底稳态激光加热炉
[0001]本专利技术涉及中子散射
，具体为一种用于中子散射的低背底稳态激光加热炉。
技术介绍
[0002]由于中子具有磁矩、不带电、穿透力强、可鉴别同位素等优点，且与X射线相比，中子对轻元素更灵敏，因此中子散射技术作为一种从原子和分子尺度上研究物质结构和动态特性的表征手段，在很多领域发挥着不可替代的作用。中子散射实验过程中，通常会根据样品实际应用的现实环境设置相应的实验环境，高温环境下的中子散射实验可研究材料的热稳定性等，也可为研发超高温材料提供帮助，从而促进相关行业的发展，目前中子散射原位测量中应用的高温设备主要有感应加热、激光加热、金属箔元件高温炉三种方式。其中感应加热设备，主要用于应力应变原位实验，其最高使用温度不超过1300℃，应用较多的为金属箔元件高温炉，其升温过程相对缓慢，最高温度可达1800℃，但加热元件长期处于1800℃时损耗严重，故金属箔元件高温炉通常仅为中子散射实验提供1600℃及以下的高温样品环境，此外，中子穿过金属箔元件高温炉，需要穿过包括保温屏和发热元件在内的多层金属薄片，不可避免的会产生相应的杂散中子或背底，影响对中子信号的探测，能提供1600℃以上样品环境温度的高温设备为激光加热悬浮炉，包括基于静电的和基于气动的，在整个实验过程中，样品都在不停的旋转，且该旋转不可控，故激光加热悬浮炉对样品的重量、形状变化等存在较大限制，此外，激光加热悬浮调试需占用大量时间，不便于实验的开展，另外，激光加热静电悬浮炉须加载高压电，容易造成放电击穿事故，而激光加热气动力悬浮炉的强气流会干扰样品和温度，对控制系统要求较高，由此，悬浮炉的适用范围相对较小，尤其是遇到液态、粉末状等轻质量的样品时，难以进行实验。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的在于提供一种用于中子散射的低背底稳态激光加热炉，以解决上述
技术介绍
中提出的问题；更具体的是，本专利技术提出的一种用于中子散射的低背底稳态激光加热炉具有对中子信号探测的影响小、样品形态不限、升温速度快等优点，且可满足用户对高真空环境下样品环境温度为2000℃以上的需求，加热方式采用两个激光器对称布置，同时加热，为此，我们提出一种用于中子散射的低背底稳态激光加热炉。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种用于中子散射的低背底稳态激光加热炉，包括安装在炉体结构上的连接组件、加热系统和冷却辅助系统，其特征在于：所述炉体结构包括炉筒，炉筒上端面通过法兰顺序安装有上盖和焊接圆盘；所述焊接圆盘上安装有可贯穿炉筒内外送样机构，送样机构在炉筒内的一端安装有样品盒，在炉筒外一端相对卡接在焊接圆盘上，送样机构沿着炉筒上下运动带动样品盒上下移动；所述连接组件安装在焊接圆盘上，包括真空规下接管、放气阀下接管、分子泵下接管、激光器下接管和中心管，其中送样机构通过设置于中心管内部实现样品盒在炉筒的内外输送；所述的加热系
统安装在炉筒顶部，包括安装在准直镜上的激光器、红外测温仪和CCD，激光器对准样品盒照射加热。
[0005]所述炉体结构包括炉筒，所述炉筒上端和下端外侧固定安装有水冷套，所述炉筒底部固定安装有底盘，所述底盘底部安装有孔板，所述炉筒顶部安装有上法兰，所述上法兰顶部固定安装有上盖，所述上盖顶部安装有焊接圆盘，所述送样机构布置在所述炉体结构的中心位置处，所述样品盒布置在所述送样机构的最下端，所述法兰侧面布置由封水条，所述连接组件包括固定安装在焊接圆盘上的呈对称分布的两个真空规下接管和两个放气阀下接管，所述焊接圆盘上还固定安装有分子泵下接管，所述焊接圆盘上还固定安装有三个分别呈0度、90度和180度的激光器下接管，所述焊接圆盘中央固定安装有中心管，所述焊接圆盘上安装有送样机构，所述送样机构底部固定安装有盛放样品的样品盒，所述激光器下接管顶部固定安装有法兰盘，所述加热系统包括固定安装在法兰盘上的法兰固定面，所述法兰固定面上固定安装准直镜，所述准直镜上安装有激光器和红外测温仪或CCD，所述冷却辅助系统包括分别安装在上法兰、底盘上的两个直角水嘴座，所述焊接圆盘上固定安装有两个水嘴，所述上盖上安装有总进水嘴，所述上盖上还安装有总出水嘴，所述炉筒上下侧分别安装有上水嘴座和下水嘴座，所述两个直角水嘴座之间安装有长水管，所述上、下水嘴座、之间安装有短水管。
[0006]优选的，所述炉筒包括上炉筒和中炉筒以及下炉筒，所述上炉筒底部安装有中炉筒，所述中炉筒底部安装有下炉筒，上炉筒的下端设有向外凸出的台阶，下炉筒的上端设有向外凸出的台阶，所述水冷套包括焊接在上炉筒台阶外侧的上水冷套和焊接在下炉筒台阶外侧的下水冷套，上炉筒外侧焊接上水冷套，与上法兰组成封闭的上冷却水腔，下炉筒外侧焊接下水冷套，与底盘组成封闭的下冷却水腔。
[0007]优选的，所述底盘焊接在下炉筒、下水冷套的下端，其底部焊接孔板，形成一个封闭的底部冷却水腔。
[0008]优选的，所述上法兰焊接在上炉筒、上水冷套的上端，形成封闭的上冷却水腔，且上法兰内部开有许多高级异型孔，侧面设有凹槽，凹槽外焊接封水条。
[0009]优选的，所述上盖通过螺钉连接在上法兰的上面，焊接圆盘焊接在上盖的上面，形成一个封闭的顶部冷却水腔，上盖、焊接圆盘上布置有其他相关设备的连接组件，冷却水流入、流出的水嘴布置在焊接圆盘上，冷却水的总进水嘴和总出水嘴布置在上盖边缘。
[0010]优选的，所述送样机构与中心管之间通过卡箍固定。
[0011]优选的，所述连接组件采用焊接的方式连接在炉体结构上，其中激光器下接管的轴线与竖直线之间的夹角为25
°
，且其下端指向炉内，所述法兰盘不同于常见的普通法兰，而是根据实际需要设计的，其上可放置石英片并设有两圈O圈槽，所述红外测温仪和所述CCD既可以安装在所述准直镜上，也可安装在所述分子泵下接管呈180
°
的所述激光器下接管上。
[0012]优选的，所述长水管和短水管之间的相对角度和相对位置可以根据谱仪的散射暗角进行调整。
[0013]优选的，所述中炉筒为中子束窗，其材料可根据不同中子散射实验的需要选择，如铝、钒等，且其壁厚很薄，以便于中子束流穿入和穿出，为防止其因炉内的高温环境所损坏，所述炉体结构的外围设有两路冷却水循环流动，第一路为：冷水机出来的冷却水从焊接圆
盘上的一个水嘴流入顶部冷却水腔，然后由焊接圆盘上的另一个水嘴回到冷水机；第二路为：冷水机出来的冷却水从上盖边缘处的总进水嘴流入，经上法兰内部的高级异型孔流入长水管，然后先后进入底部冷却水腔和下冷却水腔，此后经短水管进入上冷却水腔，最后经上法兰侧面的凹槽从上盖边缘处的总出水嘴离开激光加热炉。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的一种用于中子散射的低背底稳态激光加热炉采用对称布置的两台激光器同时加热样品，且两台激光器的连续出光功率可调，具有加热速度快，温度范围大等优点，满足中子散射用户对不同温区的需求，同时，还预留了一个从不同位置观察光斑形状、测温等的窗口，尽可能多的满足用户的各种需求；此外，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于中子散射的低背底稳态激光加热炉，包括安装在炉体结构(1)上的连接组件(2)、加热系统(3)和冷却辅助系统(4)，其特征在于：所述炉体结构(1)包括炉筒(10)，炉筒(10)上端面通过法兰(14)顺序安装有上盖(15)和焊接圆盘(16)；所述焊接圆盘(16)上安装有可贯穿炉筒(10)内外送样机构(17)，送样机构(17)在炉筒(10)内的一端安装有样品盒(18)，在炉筒(10)外一端相对卡接在焊接圆盘(16)上，送样机构(17)沿着炉筒(10)上下运动带动样品盒(18)上下移动；所述连接组件(2)安装在焊接圆盘(16)上，包括真空规下接管(20)、放气阀下接管(21)、分子泵下接管(22)、激光器下接管(23)和中心管(24)，其中送样机构(17)通过设置于中心管(24)内部实现样品盒(18)在炉筒(10)的内外输送；所述的加热系统(3)安装在炉筒(10)顶部，包括安装在准直镜(31)上的激光器(32)、红外测温仪(33)和CCD(34)，激光器(32)对准样品盒(18)照射加热。2.根据权利要求1所述的一种用于中子散射的低背底稳态激光加热炉，其特征在于：所述炉筒(10)上端和下端外侧固定安装有水冷套(11)，送样机构(17)布置在炉筒(10)的中心位置处，所述炉筒(10)底部固定安装有底盘(12)，所述底盘(12)底部安装有孔板(13)，法兰(14)的侧面布置有封水条(19)。3.根据权利要求1所述的一种用于中子散射的低背底稳态激光加热炉，其特征在于：所述连接组件(2)包括固定安装在焊接圆盘(16)上的呈对称分布的两个真空规下接管(20)和两个放气阀下接管(21)，所述焊接圆盘(16)上还固定安装有分子泵下接管(22)，所述焊接圆盘(16)上还固定安装有三个分别呈0度、90度和180度的激光器下接管(23)。4.根据权利要求1所述的一种用于中子散射的低背底稳态激光加热炉，其特征在于：所述冷却辅助系统(4)包括分别安装在上法兰(14)、底盘(12)上的两个直角水嘴座(40)，所述焊接圆盘(16)上固定安装有两个水嘴(41)，所述上盖(15)上安装有总进水嘴(42)，所述上盖(15)上还安装有总出水嘴(43)，所述炉筒(10)上下侧分别安装有上水嘴座(44...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡海韬，杨诗妍，童欣，叶凡，程辉，袁宝，白波，欧坚豪，缪平，
申请(专利权)人：中国科学院高能物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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