[发明专利]多工位切换的高精度第二中子束线开关

说明书

本发明公开一种多工位切换的高精度第二中子束线开关及准直安装方法，通过操控系统启动开关，丝杠带动工作台运动以实现导管、准直器和束流挡块主组件三个工位的依次位置切换，并且本发明采用电机驱动，编码器反馈控制，限位开关进行辅助控制，通过编码器系统对终端位置进行反馈和定位；相对现有技术，发明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，在第三工位时能够起到截断中子束流的作用，第二中子束线开关的后端属于辐射安全区域，人员可以进入第二中子束线的后端区域进行设备维护和更换样品操作。

技术领域

本发明涉及中子束线开关技术领域，特别涉及一种多工位切换的高精度第二中子束线开关。

背景技术

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。

发明内容

本发明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的设计。

为实现上述目的，本发明提出的一种多工位切换的高精度第二中子束线开关，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。