一种腔外可控的真空气体靶装置的制作方法

本发明属于检测装置技术领域，具体是涉及一种腔外可控的真空气体靶装置。

背景技术：

在某些社会生产活动或科学实验研究过程中，为了避免大气成分的干扰或破坏，经常需要在真空密闭环境中完成相关的社会生产或科学实验，例如真空极紫外、X射线波段的辐射，其产生、相互作用及检测等过程都需要在真空环境下完成，这是因为该波段的光子极容易被大气吸收泯灭，因此，为了避免大气成分的干扰或破坏，必须在真空环境下操作。

技术实现要素：

本发明主要是解决上述现有技术所存在的技术问题，提供一种腔外可控的真空气体靶装置，在免开腔(无需打开真空作用腔)的前提下实现了气体靶长度精密可调、气体靶气压精密可控、真空环境可操作等功能。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种腔外可控的真空气体靶装置，包括气腔，气腔为中空的圆柱直通管，所述气腔的左端塞有左活塞，气腔的右端塞有右活塞，所述左活塞的端部连有左可伸缩波纹管，所述左可伸缩波纹管的端部连有左三通管，所述左三通管的左端设有入射窗，所述左三通管的下端连有左外置三通管，所述左外置三通管的下端连有变径转接口，所述变径转接口的另一端连有真空计，所述右活塞的端部连有右可伸缩波纹管，所述右可伸缩波纹管的端部连有右三通管，所述右三通管的右端设有出射窗，所述右三通管的下端连有右外置三通管，所述右外置三通管的下端连有挡板阀，所述挡板阀的另一端连有真空泵，所述左外置三通管和右外置三通管之间通过链接波纹管连通，所述三通管、可伸缩波纹管、外置三通管和链接波纹管相连，形成一个内部完全连通的真空腔体，所述活塞的底部设有固定支架卡槽，所述固定支架卡槽内设有固定支架，所述固定支架的另一端连有直线平移台，所述直线平移台的底部连有底座，直线平移台与底座之间采用滑动连接。

作为优选，所述活塞呈圆柱体，由推拉主体、密封窗口和窗口压板构成，密封窗口设置在推拉主体和窗口压板之间，所述推拉主体内部中空，中空结构呈圆锥形，所述推拉主体上设有密封圈卡槽，密封圈卡槽内放置密封O型圈，所述推拉主体的顶部设有窗口密封卡槽和螺栓孔，所述窗口压板内部中空，窗口压板通过窗口密封卡槽和螺栓与所述推拉主体紧密相连。

作为优选，所述气腔上设有接入口，所述接入口连有导气管，所述导气管的另一端连有储气瓶，储气瓶内装有气体，所述导气管上还设有微调阀和气压计。

作为优选，所述气腔上设有气腔固紧支架。

作为优选，所述三通管、可伸缩波纹管、外置三通管、链接波纹管和挡板阀的接口均采用KF40真空法兰标准接口，各个接口之间采用密封O型圈和卡箍进行固紧密封。

作为优选，所述气腔的材料为透明的有机玻璃，有助于肉眼直接观察光与气体相互作用的过程。

作为优选，所述直线平移台上设有若干螺栓孔，所述固定支架通过螺栓与直线平移台螺接。

本发明的工作原理为：用于相互作用的光束从入射窗射入，依次穿过左三通管、左可伸缩波纹管和左活塞，并与气腔内的气体相互作用，然后再依次穿过右活塞、右可伸缩波纹管和右三通管，从出射窗输出。其中，活塞内的密封窗口需要根据具体情况选择材料和厚度。如果是弱光从入射窗射入，密封窗口可以采用该波段的透明材料，如可见波段可采用紫外石英薄窗片；如果是强光从入射窗射入，密封窗口可以采用很薄的钢片，然后利用聚焦的强光击穿该薄钢片，这样既能透过光束，而且击穿的小孔又不至于泄露太多的气态物质。

本发明气体靶长度的调控法为：滑动直线平移台，通过固定支架拉动或推动活塞，改变气腔内两个活塞之间的距离，从而实现气体靶长度的精密可调，同时直线平移台上设有若干螺栓孔，通过改变固定支架在直线平移台上的螺接位置，从而调整活塞的移动幅度。

本发明气体靶气压的调控法为：储气瓶内的气体经导气管导入气腔，并形成静态气体靶，通过微调阀来控制气流大小，从而控制进气量及形成的气压大小。

本发明气体靶位移的调控法为：活塞的位移量可通过可伸缩波纹管的伸缩量相抵消，从而避免了开腔操作及装置的整体移动，而气体的进气量可通过导气管延伸并通过微调阀接入，也无需开腔接入。

本发明具有的有益效果：本发明利用了活塞和直线平移台的组合来实现气体靶长度的精密可调，利用了导气管和微调阀的组合来实现气体靶气压的精密可控，利用了可伸缩波纹管的伸缩性和导气管的延伸性来实现真空环境的位移操作。同时本发明构造简单，调控方便，且成本低廉，可适用于社会生产或科学实验中，需要利用光与气态物质在真空环境下相互作用的工程领域。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是本发明活塞剖面示意图；

图3是本发明直线平移台与活塞的组合示意图；

图4是本发明具体实施事例的一种结构示意图。

图中：1、气腔；2、左活塞；3、左可伸缩波纹管；4、左三通管；5、入射窗；6、左外置三通管；7、变径转接口；8、真空计；9、出射窗；10、挡板阀；11、真空泵；12、链接波纹管；13、固定支架卡槽；14、固定支架；15、直线平移台；16、底座；17、推拉主体；18、密封窗口；19、窗口压板；20、密封圈卡槽；21、密封O型圈；22、窗口密封卡槽；23、螺栓孔；24、接入口；25、导气管；26、储气瓶；27、微调阀；28、气压计；29、气腔固紧支架；30、飞秒激光系统；31、聚焦透镜；32、飞秒激光；33、软X射线光谱仪；34、X射线CCD；35、右活塞；36、右可伸缩波纹管；37、右三通管；38、右外置三通管。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：一种腔外可控的真空气体靶装置，如图4所示，包括气腔，气腔为中空的圆柱直通管，所述气腔的左端塞有左活塞，气腔的右端塞有右活塞，所述左活塞的端部连有左可伸缩波纹管，所述左可伸缩波纹管的端部连有左三通管，所述左三通管的左端设有入射窗，所述左三通管的下端连有左外置三通管，所述左外置三通管的下端连有变径转接口，所述变径转接口的另一端连有真空计，所述右活塞的端部连有右可伸缩波纹管，所述右可伸缩波纹管的端部连有右三通管，所述右三通管的右端设有出射窗，所述右三通管的下端连有右外置三通管，所述右外置三通管的下端连有挡板阀，所述挡板阀的另一端连有真空泵，所述左外置三通管和右外置三通管之间通过链接波纹管连通，所述三通管、可伸缩波纹管、外置三通管和链接波纹管相连，形成一个内部完全连通的真空腔体，所述活塞的底部设有固定支架卡槽，所述固定支架卡槽内设有固定支架，所述固定支架的另一端连有直线平移台，所述直线平移台的底部连有底座，直线平移台与底座之间采用滑动连接。

所述活塞呈圆柱体，由推拉主体、密封窗口和窗口压板构成，密封窗口设置在推拉主体和窗口压板之间，所述推拉主体内部中空，中空结构呈圆锥形，所述推拉主体上设有密封圈卡槽，密封圈卡槽内放置密封O型圈，所述推拉主体的顶部设有窗口密封卡槽和螺栓孔，所述窗口压板内部中空，窗口压板通过窗口密封卡槽和螺栓与所述推拉主体紧密相连。

所述气腔上设有接入口，所述接入口连有导气管，所述导气管的另一端连有储气瓶，储气瓶内装有气体，所述导气管上还设有微调阀和气压计。

所述气腔上设有气腔固紧支架。

所述三通管、可伸缩波纹管、外置三通管、链接波纹管和挡板阀的接口均采用KF40真空法兰标准接口，各个接口之间采用密封O型圈和卡箍进行固紧密封。

所述气腔的材料为透明的有机玻璃，有助于肉眼直接观察光与气体相互作用的过程。

所述直线平移台上设有若干螺栓孔，所述固定支架通过螺栓与直线平移台螺接。

其中，入射窗采用CaF玻璃材料；入射窗的左侧设有800nm飞秒激光系统和聚焦透镜，聚焦透镜设置在800nm飞秒激光系统和入射窗之间，聚焦透镜采用石英材料，焦距为400mm，飞秒激光系统可发射出飞秒激光，其输出脉宽为45fs，单脉冲能量为2mJ，输出频率为1kHz；三通管和外置三通管均采用不锈钢材质，其接口均为KF40；直线平移台采用行程为50mm的直线平移台；活塞内的密封窗口采用0.1mm厚度的薄钢片；气腔采用亚克力材料；导气管采用6mm外径的紫铜管；微调阀采用针阀结构的微调阀；气压计采用高灵敏度的气压计；变径转接口采用KF40转KF35的转接口；真空计采用KF35接口的真空计；储气瓶内储有惰性气体Ar；出射窗采用500nm厚度的A1膜，可以过滤残余800nm激光并透过软X射线；出射窗的右端连有软X射线光谱仪，软X射线光谱仪连有X射线CCD。

实验过程如下：800nm飞秒激光系统发射飞秒激光，飞秒激光经聚焦透镜聚焦后穿过CaF入射窗进入真空腔，并汇聚到活塞的密封薄钢片上，汇聚的激光击穿薄钢片，与气腔内的气体Ar相互作用并产生软X射线，软X射线透过A1膜进入软X射线光谱仪，软X射线光谱仪与X射线CCD相连，X射线采集并分析软X射线。

最后，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本发明的保护范围。