[发明专利]一种同位素谱线扫描装置控制系统

说明书

技术领域

本发明属于同位素电磁分离器技术领域，具体涉及一种同位素谱线扫描装置控制系统。

背景技术

电磁分离方法在同位素分离领域具有不可或缺的地位，电磁分离法是利用能量相同、质量不同的离子在横向磁场中旋转半径不同实现同位素分离的。同位素电磁分离器就是采用电磁分离方法分离得到同位素的设备。待分离的离子束从同位素电磁分离器的离子源中射出，经同位素电磁分离器中的磁场分离，再被接收装置接收，完成同位素的分离工作。

同位素电磁分离器分离后的同位素的离子束要全部收集起来，就需要对离子束的聚焦平面上的束流密度的横向分布进行测量，以便接收器(接收分离后的同位素的离子束的装置)能够对准最佳的聚焦面。同位素电磁分离器中的离子源通过三电极引出系统引出离子束后，经过磁场偏转，不同质量的同位素会汇聚在聚焦面的不同空间位置而实现分离，该现象称为色散。色散距离越大，越有利于同位素的分离。谱线扫描装置用于测量离子束在经过分离磁铁后的分离与聚焦状况，并用于寻找最佳的聚焦面。从而实现接收器在进行接收之前，离子束的位置与接收器上相应的接收口袋位置对准，保证同位素丰度。

本发明是用于控制谱线扫描装置运动及信号获取和处理的控制系统。可以实现谱线扫描装置对接收束流谱线分布的在线测量。

发明内容

为了实现聚焦平面上离子束内束流密度的横向分布的测量，采用法拉第筒测量直流束的束流密度分布。在测量过程中，需要实现法拉第筒的位置运动，测量束流空间分布，并实现测量数据的二维分布显示。从而实现接收器在打开挡门进行接收之前，离子束的位置与相应的接收口袋位置对准，保证同位素丰度。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种同位素谱线扫描装置控制系统，包括连接有显示控制设备的PLC模块，其中所述PLC模块与设置在同位素电磁分离器的接收器上的同位素谱线扫描装置相连；

所述同位素谱线扫描装置包括能够探测所述同位素电磁分离器分离后的离子束的电流信号的探头、能够使所述探头做三维移动的机械传动机构；

所述PLC模块能够采集、记录所述探头的空间位置信号和所述电流信号；

所述显示控制设备用于显示所述机械传动机构的运动和位置数据、所述PLC模块获得的信号数据，还用于输入控制所述机械传动机构的控制指令、通过所述PLC模块控制所述机械传动机构的运行。

进一步，所述同位素谱线扫描装置包括法拉第筒制成的探头，所述探头能够探测所述同位素电磁分离器分离后的离子束的电流信号，所述探头设置在探头板上，所述探头板设置在所述同位素电磁分离器中的所述接收器的框架上；

还包括设置在所述接收器上的能够使所述探头板做三维移动的机械传动机构，还包括连接所述PLC模块与所述探头的电子线路。

进一步，所述机械传动机构能够提供所述探头板的三位移动空间的范围为240mm×240mm×240mm，三维移动空间的三维坐标包括X轴、Y轴、Z轴，所述探头板能够在所述框架上做与所述X轴成43°角的直线移动。

更进一步，所述机械传动机构包括能够带动所述框架及所述探头板前后运动的滑动轴，相互连接的前后运动驱动步进电机和前后运动驱动丝杠，所述前后运动驱动步进电机和前后运动驱动丝杠用于控制所述滑动轴的前后运动；

还包括互相连接的皮带轮传动结构和探头扫描运动丝杠；

还包括通过传动轴与所述皮带轮传动结构相连的扫描探头驱动步进电机，所述扫描探头驱动步进电机用于驱动探头扫描运动丝杠使所述探头板能够在所述框架上做与所述X轴成43°角的直线移动。

进一步，通过所述显示控制设备输入的所述控制指令包括：

设置所述扫描探头驱动步进电机和所述前后运动驱动步进电机的目标位置坐标、运行速度、步数；

读取所述扫描探头驱动步进电机和所述前后运动驱动步进电机当前的位置坐标、运行速度；

控制扫描探头驱动步进电机和所述前后运动驱动步进电机运动与停止。

进一步，所述显示控制设备显示的所述机械传动机构的所述运动和位置数据、所述PLC模块获得的所述信号数据包括：

所述扫描探头驱动步进电机和所述前后运动驱动步进电机的目标位置坐标、运行速度、步数；

所述扫描探头驱动步进电机和所述前后运动驱动步进电机当前的位置坐标、运行速度；

所述离子束的电流信号，所述电流信号为所述离子束的电流值；

对所述电流值、电压值进行处理后形成的与所述探头的所述空间位置信号一一对应的束流密度分布图像。