一种便于拆装维护的密排式中子探测装置

1.本发明涉及中子探测技术领域，尤指一种便于拆装维护的密排式中子探测装置。


背景技术：

2.散裂中子源是进行中子散射研究和应用的大型多学科研究平台，对材料科学、物理、化学、生命科学、纳米科学、新能源、航空航天、可燃冰等国际前沿问题研究，以及解决许多重大的关乎国计民生的科学问题和国家战略需求具有重大意义。
3.中子探测器是中子谱仪的关键部件之一，用于探测物质的围微观结构和运动。
4.微小角中子散射谱仪技术是传统小角中子散射谱仪技术的升级，同时兼具普通小角散射模式和微小角散射模式的性能，该条谱仪主要用于高低温、磁场等样品环境下，测量特征尺度在1-1000nm内物质的微观结构。通过移动准直腔内的导管、普通光阑和多狭缝光阑，实现常规小角散射模式和微小角模式的快速转换，常规小角模式下最小散射矢量达到微小角模式下，最小散射矢量达到微小角模式下，最小散射矢量达到谱仪需要能够容纳800kg以下的各种形状的样品环境。
5.目前应用于真空环境下的3he管探测器较少，且大多数结构设计体积大、质量大，拆卸安装不便，维护困难，且无法对维护后的探测器实现精确的重复定位。


技术实现要素：

6.针对上述问题，本发明旨在提供一种可应用于真空环境下，且便于拆装维护的密排式中子探测装置。
7.本发明采用的技术方案是：一种便于拆装维护的中子探测装置，其特征在于：所述的中子探测装置主要包括探测器模块和支撑平台，整体应用于真空环境下并安装在位于微小角中子散射谱仪真空散射腔中的三台移动小车上，可以根据实验需求随小车沿束流线轴向移动。
8.所述探测器模块包括至少两种不同长度尺寸的探测器单元，每个探测器单元均由多个相同长度尺寸的3he管组件密排式阵列构成。
9.所述探测器模块包括探测器单元、腔体和安装在腔体内部的电子学器件，所述的探测器模块在真空散射腔内工作。
10.所述探测器模块通过零点定位器密排式阵列安装于所述的探测器支撑平台上，探测器模块之间存在微间距。
11.所述的微间距≤2mm。
12.所述探测器模块安装有kf法兰，电子学电缆从kf法兰口传出，经过与kf法兰连接的波纹管接出真空散射腔。
13.所述的支撑平台包括基板、开合机构、位置调节机构和支架组件，支架组件的外形尺寸与各自支撑的探测器模块长度尺寸相匹配。
14.所述支架组件共有三个，其中支架组件一与支架组件二的结构呈镜面对称，支架
组件三安装在支架组件一与支架组件二之间，每个支架组件分别支撑多个探测器模块，每个支架组件底部均安装有调节板。
15.所述的调节板有三块，尺寸分别与安装在其上方的支架组件底部尺寸相匹配，其中支架组件一和支架组件二分别通过各自底部的调节板安装在开合机构上；支架组件三通过底部的调节板安装在基板上。
16.所述开合机构安装在基板上，可以手动开合调节支架组件一、支架组件二的位置，开合机构包括滑轨、滑块、滑台、挡块与水平调节机构；所述滑轨安装在基板上表面，所述滑块配合安装在滑轨上，所述滑台安装于滑块上。
17.所述的滑轨左右两端安装有挡块，通过挡块限制开合机构的极限位置。
18.所述的滑台共包括左右两块滑台，滑台的位置通过水平调节机构调整，将调节板一和调节板二分别安装在左右滑台的上表面，左滑台和调节板一之间，右滑台与调节板二之间分别安装有四个位置调节机构，分别用来调节支架组件一和支架组件二的位置。
19.所述水平调节机构包括螺栓固定块、螺柱推杆、螺母和沉头螺钉，通过拧螺柱推杆可以用来调整开合机构的滑台的位置。
20.所述位置调节机构包括法兰、拉杆、推杆、固定块、螺母、锁紧螺母一、锁紧螺母二和键，固定块利用螺钉固定于基板上，法兰利用螺钉固定于调节板上。所述位置调节机构拉杆与法兰之间利用螺纹配合连接，并利用键来限制螺纹与法兰之间的旋转；所述位置调节机构可以通过调整螺母来实现位置调节。
21.所述支架组件一、支架组件二分别通过调节板一和调节板二分别安装于开合机构的左右滑台上，所述支架组件一和支架组件二结构相同，均包括支架水平部分、支架竖直部分、零点定位器、平面滚子轴承、l形固定块，所述支架竖直部分与支架水平部分焊接在一起，所述零点定位器安装与支架竖直部分，所述平面滚子轴承安装于支架水平部分的轴承安装块上，所述支架水平部分安装于调节板上，利用支架水平部分对角分布的定位柱与定位销定位，利用固定柱安装固定。所述支架组件一和支架组件二维水平位置利用位置调节机构微调。
22.所述支架组件三包括左侧支架、背部支架、右侧支架、零点定位器和、平面滚子轴承和底板，其中左侧支架、底板，左侧支架、背部支架、右侧支架、底板焊接在一起后整体呈半包围结构；所述零点定位器安装于背部支架上，所述平面滚子轴承分别安装于左侧支架与右侧支架上，所述底板安装在调节板三上表面。所述底板下表面设计有六个固定柱和两个定位柱，两个定位柱对角布置，所述调节板三与底板之间利用对角分布的定位柱与定位销定位，利用固定柱安装固定。
23.所述调节板三安装在基板上表面，调节板与基板之间安装有四个位置调节机构，来微调支架组件三的二维水平位置。
24.本发明的有益效果是：本发明提供了一种应用于真空环境下便于拆装维护的密排式中子探测装置，为真空环境下中子探测提供了大面积的探测面。可对单独探测器模块实现快速地拆装维护，模块重复定位精度高，拆装维护操作简单便捷，大大缩短了维护周期。
附图说明
25.图1是本发明组装后的整体结构示意图。
26.图2是本发明中支架组件三的结构示意图。
27.图3是本发明中支架组件三的左侧支架结构示意图。
28.图4是本发明中支架组件一和支架组件二的结构示意图。
29.图5是本发明中开合机构的结构示意图。
30.图6是本发明中位置调节机构的结构示意图。
31.图7是本发明中水平调节机构的结构示意图。
32.附图标注说明：1-探测器模块，11-l1000探测器模块，12-l600探测器模块，2-基板，3-开合机构，31-滑台，32-滑块，33-滑轨，4-支架组件一，41-支架水平部分，42-l形固定块，43-平面滚子轴承，44-支架竖直部分，45-固定块，46-零点定位器，轴承安装块，48-定位柱，49-固定柱，5-支架组件二，6-支架组件三，61-左侧支架，62-平面滚子轴承，63-背部支架，64-零点定位器，65-轴承安装块，66-右侧支架，67-定位柱，68-定位柱，69-底板，610-l形承接板，611-六角沉头螺钉，7-水平调节机构，71-螺栓固定块，72-螺柱推杆72，73-螺母，74-沉头螺钉，81-调节板一，82-调节板二，83-调节板三，9-位置调节机构，91-螺母，92-m6螺钉，93-法兰，94-推杆，95-螺母螺钉组件，96-固定块，97-锁紧螺母一，98-锁紧螺母二，99-拉杆，10-挡块。
具体实施方式
33.一种便于拆装维护的中子探测装置，所述的中子探测装置主要包括探测器模块1和支撑平台，整体应用于真空环境下并安装在位于微小角中子散射谱仪真空散射腔中的三台移动小车上，可以根据试验需求随小车沿中子束流线移动。
34.如图1所示，所述的支撑平台包括基板2、开合机构3、位置调节机构9和支架组件，支架组件的外形尺寸与各自支撑的探测器模块长度尺寸相匹配。
35.所述探测器模块1包括至少两种不同长度尺寸的探测器单元，每个探测器单元均由多个相同长度尺寸的3he管组件密排式阵列构成。本发明专利涉及的探测器模块1包括l1000探测器模块11与l600探测器模块12，所述探测器模块通过零点定位器密排式阵列安装于所述探测器支撑平台上，模块与模块之间存在微间距，所述的微间距≤2mm。
36.所述探测装置是在真空环境下工作，探测装置的电子学器件与电子学高压电缆不能暴漏在真空环境下，因此电子学器件安装于所述探测器模块腔体内部。
37.所述探测器模块包括探测器单元、腔体和安装在腔体内部的电子学器件，所述的探测器模块1在真空散射腔内工作；所述探测器模块安装有kf法兰，电缆从kf法兰口传出，经过与kf法兰连接的波纹管接出真空散射腔。
38.如图2-4所示，由于存在两种不同长度尺寸的探测器模块，所以要有外形尺寸与各自支撑的探测器模块长度尺寸相匹配的支架组件，在本实施例中支架组件共有三个，其中支架组件一4与支架组件二5的结构呈镜面对称，支架组件三6安装在支架组件一4与支架组件二5之间，每个支架组件分别支撑多个探测器模块，所述支架组件底部均安装有调节板。
39.如图1所示，本实施例中的调节板有三块，尺寸分别与安装其在上方的支架组件底部尺寸相匹配，所述的支架组件一4在装在调节板一81上，支架组件二5安装在调节板二82上，支架组件三6安装在调节板三83上，所述调节板一81、调节板二82与滑台31之间以及调节板三83与基板2之间通过螺栓组件固定安装。
40.如图2、3所示，所述l600探测器模块12利用零点定位器64阵列安装在支架组件三6上，所述支架组件三6包括左侧支架61、背部支架63、右侧支架66、零点定位器64和平面滚子轴承62和底板69，其中左侧支架61、底板69，左侧支架61、背部支架63、右侧支架66、底板69焊接在一起后整体呈半包围结构；所述零点定位器64安装于背部支架63上，所述平面滚子轴承62分别安装于左侧支架61与右侧支架66的轴承安装块65上，所述轴承安装块65利用六角沉头螺钉611固定安装在l形承接板610上，所述底板安装在调节板三83上表面。所述支架组件三6的底板下表面设计有六个固定柱67和两个定位柱68，两个定位柱68对角布置，所述调节板三83与底板69之间利用对角分布的定位柱68与定位销定位，利用固定柱67安装固定。
41.如图4所示，所述支架组件一4、支架组件二5用于支撑l1000探测器模块，支架组件一4、支架组件二5两者结构呈镜面对称，结构相同，所述支架组件一4、支架组件二5分别通过调节板一81和调节板二82分别安装于开合机构3的左右滑台31上。所述支架组件一4包括支架水平部分41、支架竖直部分44、零点定位器46、平面滚子轴承43、l形固定块42，所述支架竖直部分44与支架水平部分41焊接在一起，所述零点定位器46安装于支架竖直部分44,所述平面滚子轴承43安装于支架水平部分41的轴承安装块47上，所述支架组件一4的支架水平部分41安装于调节板81上，利用支架水平部分41对角分布的定位柱48与定位销定位，利用固定柱49安装固定；所述支架组件二5的组成结构与支架组件一4相同，安装方式也相同。所述支架组件一4、支架组件二5的二维水平位置利用位置调节机构9微调。
42.如图5所示，所述开合机构3包括滑轨33、滑块32与滑台31；所述滑轨安装在基板2上表面，所述滑块32配合安装在滑轨33上，所述滑台31安装于滑块32上；所述滑台31包括左右两块滑台，滑台31侧面安装有水平调节机构7，滑台31的位置通过水平调节机构7进行水平调节；将调节板一81和调节板二82安装在左右滑台上表面，左右两块滑台分别与调节板一81和调节板二82之间安装有四个位置调节机构9用来调节支架组件一4和支架组件二5的位置；
43.如图7所示，所述水平调节机构7包括螺栓固定块71、螺柱推杆72、螺母73和沉头螺钉74，通过拧螺柱推杆72可以用来调整开合机构3的滑台的位置。
44.如图1所示，所述的滑轨33左右两端安装有挡块10，开合机构3在探测器安装与维护时可以手动开合，并通过挡块10限制开合机构的极限位置。
45.如图6所示，所述位置调节机构9包括法兰93、拉杆99、推杆94、固定块96、锁紧螺母一97、锁紧螺母二98和键，用螺钉95将固定块96固定安装在基板2上，用m6螺钉92将法兰93固定安装在调节板8上，锁紧螺母一97与推杆94连接形成微调结构，锁紧螺母二98与拉杆99通过m12螺母91连接形成微调结构，通过推拉的动作来实现对支架组件一4、支架组件二5及支架组件三6的二维水平位置的微调整。
46.组装l600探测器模块时，探测器在真空散射腔准直安装时先将调节板三与基板2安装于位于真空散射腔中的移动小车上，并利用位置调节机构9调整各个调节板的二维位置，之后将探测器组件与六个l600探测器模块组成的大型装配体整体吊装安装到调节板三83上。
47.组装l1000探测器模块时，所述调节板一81和调节板82分别安装于开合机构3的左右两侧滑台31上，用于安装并调整支架组件一4、支架组件二5的位置。所述两侧的调节板
81、82与两侧的滑台31之间分别安装四个位置调节机构9，调节板一和二(81和82)的二维位置可以利用双杆位置调节机构9的拉杆99与推杆94进行调节。探测器在安装时先将调节板一和二(81和82)安装在真空散射腔体中，并利用位置调节机构9调整好调节板一和二(81和82)的水平位置，之后将探测器支架组件一4和支架组件二5与l1000探测器模块组成的大型装配体整体吊装进散射腔中，并安装在对应的调节板上。
48.另外本实施例提供了大面积中子探测面由三组以上的探测器模块密集排列组成，可对单独探测器模块实现快速地拆装维护，模块重复定位精度高，拆装维护操作简单便捷，大大缩短了维护周期。
49.上述实施例仅为本发明的具体实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。