【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种低温重离子辐照装置，属于材料辐照相关领域。
技术介绍
1、重离子材料辐照和相关模拟实验是材料研究的重要手段，随着科学研究的进一步深入和实验要求的不断提高，尤其是材料的多元化研究和应用，用户对重离子辐照的极端实验条件也在不断变化和提高。目前，低温重离子辐照装置主要应用在材料辐照领域，利用低温限制缺陷的运动，便于开展材料辐照机理研究；应用在宇航器件测试方向，模拟空间低温环境，开展宇航器件辐照测试；同时，也能应用在低能核天体方向，实验中低温环境可降低碳沉积，从而降低能损。因此，低温重离子辐照装置的进步和发展对各应用方向的研究至关重要。
2、1、目前存在的低温重离子辐照装置，要全腔体制冷，制冷速度慢，也浪费能源。
3、2、样品在辐照过程中，样品表面和背部的温度有温差，目前设计的靶室只探测样品表面的温度，无法测量样品背部的温度，对材料的研究以及模拟计算结果误差较大。
4、3、现有的装置仅能进行低温和常温功能的切换，无法涵盖高温辐照的条件，同一材料在不同温度下的测试对比实验需使用两套装备，从而带来外界因素的干扰。
技术实现思路
1、针对上述问题，本技术的目的是提供一种低温重离子辐照装置，以实现快速制冷、温控精确、测温准确的低温环境重离子材料辐照装置。
2、为实现上述目的，本技术采取以下技术方案：
3、本技术提供了一种低温重离子辐照装置，包括：
4、台架；
5、真空腔室，所述真空腔室固定在所述台架的
6、样品架组件，所述样品架组件固定在所述真空腔室上，用于将待辐照样品移动至所述腔体的束流中心进行辐照；
7、温度控制单元，所述温度控制单元包括制冷单元和制热单元，所述制冷单元和制热单元均固定在所述样品架组件上，所述制冷单元用于对待辐照样品创造低温辐照环境，所述制热单元用于对待辐照样品进行快速补偿制热，配合制冷单元动态精确控制待辐照样品温度，同时可以实现加热功能，赋予靶室高温辐照的功能；
8、抽真空单元，所述抽真空单元固定在所述台架内，用于所述真空腔内的真空获得；
9、束流探测器，所述束流探测器用于测量所述样品前端束流的强度；
10、控制单元，所述控制单元固定在所述台架上，包括电源和多个控制按钮以及数显设备，多个所述控制按钮分别用于控制所述温度控制单元和抽真空单元动作。
11、进一步的，所述样品架组件包括样品架驱动机构以及与所述样品架驱动机构的输出端连接的样品台，所述样品架驱动机构装配在所述真空腔室外，所述样品台为方形结构，所述样品台的中间集成了所述制热单元和制冷单元，所述待辐照样品固定在样品台上，样品与束流方向垂直，且在样品架驱动机构的驱动下达到或离开重离子束辐照位置(束流传输路径上)。
12、进一步的，所述的真空腔室上设置有可水平开启的观察窗，该观察窗与样品架组件同轴，在真空腔室处于正常气压条件下，可将观察窗口水平打开，样品台在样品架驱动机构的驱动下穿过观察窗至真空腔室外，所述驱动机构驱动所述待辐照样品至所述观察窗的外侧进行换样。
13、进一步的，所述制热单元包括加热丝，所述加热丝固定在所述样品台内，用于对所述样品进行加热，同时用于对处于低温状态下的所述的样品进行补偿加热，配合制冷单位动态调整样品温度。
14、进一步的，所述制冷单元包括液氮管路，所述液氮管路的一端与所述样品台连通，另一端与液氮泵连接，所述液氮泵用于将液氮输送至所述样品台内对所述样品进行制冷。
15、进一步的，所述温度控制单元还包括温度测量单元，测量单元包括热像仪和铠装铂电阻。热像仪固定在真空腔体上，与样品成45度角，用于测量样品表面温度；铠装铂电阻固定在所述样品台的背面，用于采集样品背部温度。
16、进一步的，所述束流探测器包括透过式束流探测器，所述透过式束流探测器包括透过式法拉第筒和荧光靶，所述荧光靶固定在透过式法拉第筒的下方，且与所述透过式法拉第筒共用一个三级气缸驱动机构，所述透过式法拉第筒为开有正方形方孔的法拉第筒，所述的方孔起到光栅的作用，可以通过方孔的限制而控制穿过穿透式法拉第筒的重离子束流形态，用于控制束流形态并实时监测被拦截部分束流的强度；荧光靶用于监测束流截面的形态和亮度。
17、进一步的，所述束流探测器还包括拦截式束流探测器，所述拦截式束流探测器设置在靠近所述待辐照样品的一端，用于测量样品表面的实际束流。
18、本技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
19、本技术提供的低温重离子辐照装置能实现样品的制冷，不需要全腔体制冷，制冷速度快，节约了能源；
20、温控准确，操作便捷：液氮制冷，加热丝补偿制热配合pid动态自动化控温；
21、束流探测手段全面：两套束流探测器，便于束流调试，可以实现精准的束流强度测量和辐照剂量控制；
22、操作便捷：靶室设计便于上取样操作；
23、模块化设计：便于维护检修及后期功能拓展；
24、测量温度范围更宽，不仅能够进行低温和常温辐照，还能进行高温辐照；且能对样品进行更换，不同温度下的辐照仅采用一套设备就可以完成。
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1.一种低温重离子辐照装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的低温重离子辐照装置，其特征在于，所述样品架组件包括样品架驱动机构以及与所述样品架驱动机构的输出端连接的样品台，所述样品架驱动机构装配在所述真空腔室外，所述样品台为方形结构，所述样品台的中间集成了所述制热单元和制冷单元，所述待辐照样品固定在样品台上与束流方向垂直，所述待辐照样品在样品架驱动机构的驱动下达到或离开重离子束辐照位置。
3.根据权利要求2所述的低温重离子辐照装置，其特征在于，所述的真空腔室上设置有可水平开启的观察窗，该观察窗与样品架组件同轴，在真空腔室处于正常气压条件下，可将观察窗口水平打开，样品台在样品架驱动机构的驱动下穿过观察窗至真空腔室外，所述驱动机构驱动所述待辐照样品至所述观察窗的外侧进行换样。
4.根据权利要求1所述的低温重离子辐照装置，其特征在于，所述制热单元包括加热丝，所述加热丝固定在所述样品台内，用于对所述样品进行加热，同时用于对处于低温状态下的所述的样品进行补偿加热，配合制冷单位动态调整样品温度。
5.根据权利要求1所述的低温重离子辐照
6.根据权利要求1所述的低温重离子辐照装置，其特征在于，所述温度控制单元还包括温度测量单元，测量单元包括热像仪和铠装铂电阻，热像仪固定在真空腔体上与样品成45°角，用于测量样品表面温度；铠装铂电阻固定在所述样品台的背面，用于采集样品背部温度。
7.根据权利要求1所述的低温重离子辐照装置，其特征在于，所述束流探测器包括透过式束流探测器，所述透过式束流探测器包括透过式法拉第筒和荧光靶，所述荧光靶固定在透过式法拉第筒的下方，且与所述透过式法拉第筒共用一个三级气缸驱动机构，所述透过式法拉第筒为开有正方形方孔的法拉第筒，所述的方孔起到光栅的作用，可以通过方孔的限制而控制穿过穿透式法拉第筒的重离子束流形态，用于控制束流形态并实时监测被拦截部分束流的强度；荧光靶用于监测束流截面的形态和亮度。
8.根据权利要求7所述的低温重离子辐照装置，其特征在于，所述束流探测器还包括拦截式束流探测器，所述拦截式束流探测器设置在靠近所述待辐照样品的一端，用于测量样品表面的实际束流。
...【技术特征摘要】
1.一种低温重离子辐照装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的低温重离子辐照装置，其特征在于，所述样品架组件包括样品架驱动机构以及与所述样品架驱动机构的输出端连接的样品台，所述样品架驱动机构装配在所述真空腔室外，所述样品台为方形结构，所述样品台的中间集成了所述制热单元和制冷单元，所述待辐照样品固定在样品台上与束流方向垂直，所述待辐照样品在样品架驱动机构的驱动下达到或离开重离子束辐照位置。
3.根据权利要求2所述的低温重离子辐照装置，其特征在于，所述的真空腔室上设置有可水平开启的观察窗，该观察窗与样品架组件同轴，在真空腔室处于正常气压条件下，可将观察窗口水平打开，样品台在样品架驱动机构的驱动下穿过观察窗至真空腔室外，所述驱动机构驱动所述待辐照样品至所述观察窗的外侧进行换样。
4.根据权利要求1所述的低温重离子辐照装置，其特征在于，所述制热单元包括加热丝，所述加热丝固定在所述样品台内，用于对所述样品进行加热，同时用于对处于低温状态下的所述的样品进行补偿加热，配合制冷单位动态调整样品温度。
5.根据权利要求1所述的低温重离子辐照装置，其特征在于，所述制冷单元包...
【专利技术属性】
技术研发人员：李锦钰，周军军，张桐民，李军，康龙，魏海元，刘会平，王富河，杨雅雯，
申请(专利权)人：中国科学院近代物理研究所，
类型：新型
国别省市：
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