图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
[0024]图中，1-高温辐照器、2-陶瓷电热片、3-辐照准直器、4-压头、5-轴套、6-隔热陶瓷、7-水冷通道、8-保护通孔、9-温度传感器(含电源线)、10_垫圈、11-辐照屏蔽室、12-辐照吸收层。
实施例
[0025]一种高温辐照模拟环境下核材料力学性能的原位测试装置，包括高温辐照器、用于加热样品的加热器、准直器、压头、轴套、控制器和驱动器；高温辐照器内有空腔且开设有第一直线通孔和第二直线通孔，第一直线通孔的一个口位于高温辐照器的一个侧面且该第一直线通孔与空腔相通；第二直线通孔的一个口位于高温辐照器的顶面且该第二直线通孔与空腔相通；
加热器位于高温辐照器的空腔内，准直器通过第一直线通孔与空腔连通并正对样品，轴套位于第二直线通孔内，压头安装于轴套；驱动器用于驱动压头，控制器与加热器和驱动器连接。
[0026]上述技术方案，在需要对样品进行辐照时，将样品置于加热器上，并通孔控制器控制加热器进行加热，同时通过辐照准直器对准样品，采用辐照粒子(如中子)对样品进行照射。在辐照和加热过程中，如需进行力学测试，控制器控制驱动器带动压头以指定的速度压入样品，控制器连续记录压入力和压入深度。
[0027]本技术方案的原位测试装置是一种在样品经受中子辐照时能对样品进行加热并进行原位力学测试的显微压痕装置，为评估高温辐照环境下新型核材料的可靠性以及在微细观尺度上开展辐照缺陷和损伤研究提供一种新型的、高精度的表征手段。
[0028]在本实施例中，为了更好的对样品进行加热，加热器包括第一加热器和第二加热器，第一加热器位于高温辐照器的空腔底部的中心，且样品放置在第一加热器上，第二加热器位于空腔顶部，与第一加热器正对。
[0029]为了保护高温辐照器，加热器与高温辐照器的内壁之间设有隔热层。
[0030]加热器为陶瓷电热片；隔热层为隔热陶瓷。
[0031]为了实时监测加热器的温度，以达到对样品加热进行实时监控的目的，加热器上设有与控制器连接的温度传感器。上述温度传感器和加热器的引线从第三直线通孔穿出并与控制器连接。
[0032]为了屏蔽产生的γ射线，高温辐照器位于辐射屏蔽室(如铅室)内。
[0033]在本实施例中，上述高温辐照器除加热样品外，还需要保证样品不被氧化、本身不会将热量散发到显微压痕仪器上，故进一步地，原位测试装置还包括惰性气体保护模块和水冷模块；惰性气体保护模块包括与空腔连通的保护通孔，保护通孔用于注入的惰性气体对高温辐照器的空腔进行气体保护；水冷模块为若干个水冷通道，水冷通道分布在第一加热器下方和第二加热器两侧的高温辐照器处。
[0034]惰性气体保护模块由高温辐照器上的开孔引入，其开口通向高温辐照器内部的空腔，由于该高温辐照器内部为接近密封环境，在进行高温实验时，通过持续通入惰性气体，即可实现了加热室内部的惰性气体环境，进而防止了样品和压痕探针的氧化。此外，上述原位测试装置的用电端和用水(水冷模块中的水冷通道)、用气端(惰性气体保护模块的保护通孔)均不在同一纵面上，该能够保证该原位测试装置有效避免触电及短路事故。
[0035]在本实施例中，为屏蔽辐射，高温辐照器的空腔内壁、第一直线通孔及第三直线通孔内涂覆有辐照吸收层12 (硼)。
[0036]上述装置主要采用不锈钢和隔热材料，主要的技术参数和技术特征为:
(O最高实验温度:1000摄氏度；
(2)水冷模块中通入的水速度:~0.2m/s (自来水)；
(3)适用惰性气体:氩气等
本发明的优点在于:(1)首次为原位表征核结构材料在高温辐照环境下的力学性能演化提供了手段；(2)设备可通过不同的固定装置和模式，可安装于各种常温压痕设备。适用面广；(3)设备结构简单、稳定性高；(4)设备安全可靠，有效避免了烫伤、漏电及设备损坏意夕卜。
[0037]显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
【主权项】
1.一种高温辐照模拟环境下核材料力学性能的原位测试装置，其特征在于，包括高温辐照器、用于加热样品的加热器、辐照准直器、压头、轴套、控制器和驱动器；所述高温辐照器为空腔结构且开设有第一直线通孔和第二直线通孔，所述第一直线通孔的一个口位于高温辐照器的一个侧面且该第一直线通孔与空腔相通；所述第二直线通孔的一个口位于高温辐照器的顶面且该第二直线通孔与空腔相通； 所述加热器位于高温辐照器的空腔内，所述准直器通过第一直线通孔与空腔连通并正对样品，所述轴套位于第二直线通孔内，压头安装于轴套底部；所述驱动器用于驱动轴套和压头，所述控制器与加热器和驱动器连接。2.根据权利要求1所述的高温辐照模拟环境下核材料力学性能的原位测试装置，其特征在于，所述加热器包括第一加热器和第二加热器，所述第一加热器位于高温辐照器的空腔底部的中心，且样品放置在所述第一加热器上，所述第二加热器位于空腔顶部，与第一加热器正对。3.根据权利要求2所述的高温辐照模拟环境下核材料力学性能的原位测试装置，其特征在于，所述加热器与高温辐照器的内壁之间设有隔热层。4.根据权利要求3所述的高温辐照模拟环境下核材料力学性能的原位测试装置，其特征在于，所述加热器为陶瓷电热片；所述隔热层为隔热陶瓷。5.根据权利要求4所述的高温辐照模拟环境下核材料力学性能的原位测试装置，其特征在于，所述加热器上设有与控制器连接的温度传感器。6.根据权利要求1至5任一项所述的高温辐照模拟环境下核材料力学性能的原位测试装置，其特征在于，所述高温辐照器置于辐射屏蔽容器内。7.根据权利要求1所述的高温辐照模拟环境下核材料力学性能的原位测试装置，其特征在于，所述原位测试装置还包括惰性气体保护模块和水冷模块；所述惰性气体保护模块包括与高温辐照器的空腔连通的保护通孔，所述保护通孔用于注入的惰性气体对高温辐照器的腔体、样品和压头进行气体保护；所述水冷模块为若干个水冷通道，所述水冷通道分布在第一加热器下方和第二加热器两侧的高温辐照器处。8.根据权利要求4所述的高温辐照模拟环境下核材料力学性能的原位测试装置，其特征在于，所述高温辐照器还开设有第三直线通孔，该第三直线通孔与高温辐照器的空腔相通，温度传感器的引线、加热片的引线穿过该通孔。9.根据权利要求8所述的高温辐照模拟环境下核材料力学性能的原位测试装置，其特征在于，所述高温辐照器的空腔内壁、第一直线通孔及第三直线通孔内涂覆有辐照吸收层。
【专利摘要】本发明公开一种高温辐照模拟环境下核材料力学性能的原位测试装置，包括高温辐照器、用于加热样品的加热器、辐照准直器、压头、轴套、控制器和驱动器；高温辐照器为水冷空腔结构且开设有第一直线通孔和第二直线通孔，第一直线通孔的一个口位于高温辐照器的一个侧面且该第一直线通孔与空腔相通；第二直线通孔的一个口位于高温辐照器的顶面且该第二直线通孔与空腔相通；加热器位于高温辐照器的空腔内，辐照准直器通过第一直线通孔与空腔连通并对准样品表面，轴套通过第二直线通孔，压头安装在轴套底部；驱动器用于驱动轴套和压头，控制器与加热器和驱动器连接。在辐照和加热过程中，可将压头压入样品以进行原位力学测试。
【IPC分类】G01N3/18, G01N23/02, G01N3/60
【公开号】CN105021469
【申请号】CN201510403800
【发明人】张纯禹, 李子熙, 伍京霞
【申请人】中山大学
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年7月10日