[发明专利]一种用于中子散射实验的温度加载装置

说明书

技术领域

本发明属于中子散（衍）射应用中的环境加载技术领域，具体涉及一种用于中子散射实验的温度加载装置。

背景技术

中子散（衍）射技术具有无损检测和深穿透特性，可对材料的内部微观结构、界面结构、内部缺陷等特性进行直接测量，而材料的很多特性会受到所处温度环境的影响而发生变化，为了研究温度对材料特性的影响，需要利用原位温度加载装置改变被测样品的温度环境，再使用中子散（衍）射谱仪测量材料受温度影响的变化机制。由于中子测量实验现场存在中子、伽玛射线，为了降低照射剂量，实验人员往往将多个样品放置在样品台上，通过改变样品台位置切换测量样品。而若开展多个样品的原位温度实验，则需要实验人员手动将多个测量样品依次放置于温度加载腔内，增加了实验人员的劳动强度、射线照射风险，同时较长的人工操作时间也造成了中子束流的浪费。

目前，中子散（衍）射技术正处于起步阶段，原位环境设备的设计也较少。中国专利文献库公开了名称为《一种用于中子衍射技术的原位应力-温度加载装置》的中国专利（专利号：201310032334）和名称为《一种用于中子衍射的原位温度加载装置》的中国专利（专利号：201520986073.2）都涉及用于中子衍射的原位温度加载装置，但是，此两项专利中的原位温度加载装置对多个样品进行温度加载时，都需要实验人员手动更换测量样品，两项专利都不具备自动换样功能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于中子散射实验的温度加载装置。

本发明的用于中子散射实验的温度加载装置，其特点是：所述的装置包括加热炉、平移样品台、气动升降支架；所述的加热炉包括炉体腔体、入射窗口板、出射窗口板、水冷管，所述的平移样品台包括伺服电缸、样品台面、样品台底座，所述的气动升降支架包括升降气缸、高位置限位开关、低位置限位开关、活动支架、升降底座；

所述的炉体腔体上开设中子入射孔、中子出射孔，底部开设样品装入孔；其连接关系是，入射窗口板、出射窗口板依次固定在炉体腔体的中子入射孔、中子出射孔的外部，水冷管安装在炉体腔体的样品装入孔的外部周边；样品台面固定安装在伺服电缸上，伺服电缸安装在样品台底座上，样品台底座安装在地面上；活动支架与升降气缸的活动端连接，高位置限位开关、低位置限位开关从上至下固定安装在升降气缸的行程高位置、低位置，升降气缸安装在升降底座上； 炉体腔体上部与活动支架固定连接，升降底座安装在伺服电缸侧面的地面上，炉体腔体位于样品台面的正上方。

所述的炉体腔体为一长方体，内部铺设加热丝，并填充保温纤维材料。

所述的入射窗口板、出射窗口板采用纯铝或蓝宝石制作，中子源为冷中子时入射窗口板、出射窗口板采用蓝宝石材料制作，中子源为热中子时入射窗口板、出射窗口板采用纯铝材料制作。

所述的水冷管选用铜或铝或不锈钢材料中的一种，水冷管两端加工有螺纹，通过快接接头与循环水管连接，在进行300℃及以下的高温实验时，水冷管通过循环水管连接到普通水泵上，在进行300℃以上的高温试验时，水冷管通过循环水管连接到带制冷功能的恒温水泵上。

所述的样品台面上有N个样品固定支架，相邻样品固定支架的间距L与炉体腔体的宽度W之间的关系满足：L-0.5W≥20mm。

所述的伺服电缸在水平方向平移，平移方向与中子束流垂直，伺服电缸的行程范围S=N×L。

所述的升降气缸为单活塞杆气缸，当压缩气体进入时，升降气缸带动活动支架上升至活动支架触碰到高位置限位开关后停止；压缩气体供给中断后，升降气缸带动活动支架下降至活动支架触碰到低位置限位开关后停止，炉体腔体底部的水冷管位于样品台面上方的1mm处。

本发明的用于中子散射实验的温度加载装置的工作过程为：

a.升降气缸接通压缩气体，炉体腔体随升降气缸上升，进而活动支架触碰到高位置限位开关，上升运动停止；

b.伺服电缸带动样品台面进行水平移动，使固定在样品台面的其中一个样品到达束流位置后，水平运动停止；

c.中断升降气缸的压缩气体，炉体腔体在随升降气缸下降，活动支架触碰到低位置限位开关，下降运动停止，此时炉体腔体的底部恰好处于样品台面上方1mm位置；

d.加热炉开始对被测样品进行加热，同时循环水回路开始工作，加热至设定温度后便可进行样品的中子测量。

对于多个样品的中子散（衍）射高温实验，只需重复上述步骤a-d便可实现。