一种应用于真空环境下的密排式中子探测器

1.本发明涉及中子探测技术领域，尤指一种应用于真空环境下的中子探测器。


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密排式中子探测器，尤指一种应用于真空环境下的可高精度密排式安装的3he管中子探测器。
7.本发明采用的技术方案是：一种应用于真空环境下的密排式中子探测器，所述的中子探测器包括探测器模块和探测器支撑平台，所述探测器模块通过探测器支撑平台密排式安装形成大面积的探测平面。
8.所述探测器模块包括密闭腔体组件、3he管组件和拉紧机构。所述探测器模块通过支撑平台密排式安装在位于微小角中子散射谱仪的真空散射腔体中的移动小车上，是组成其大面积探测面的基本单元。
9.所述3he管组件包括3he管主体、保护端头和电缆，所述保护端头位于3he管主体两端，与3he管主体之间焊接在一起，用于密封两端高压电缆以及用作与密闭腔体之间的接口。
10.所述的保护端头与密闭腔体之间利用定位销定位，并用固定螺钉安装。
11.所述保护端头与密闭腔体之间利用橡胶密封圈密封，3he管两端高压电缆经过密闭腔体穿线孔接入腔体内部的电子学板上。可以有效地将高压电缆与真空环境隔离，避免高压电缆产生真空打火现象。
12.所述密闭腔体包括腔体主体、盖板、端盖、密封堵头和法兰，所述密闭腔体与3he管组件之间利用固定螺钉安装，所述腔体主体内部安装有探测器电子学。
13.所述盖板、端盖和法兰利用螺钉固定在腔体主体上，与腔体主体之间利用橡胶密
封圈密封。
14.所述法兰安装有波纹管，波纹管另一端与真空散射腔上的接出法兰连接，密闭腔体内部电子学板接出的电缆经过波纹管接出真空散射腔。
15.所述拉紧机构包括定位条、拉伸弹簧、钢薄片和m2螺钉，3he 管安装在所述拉紧机构定位条的半圆形槽中。
16.所述钢薄片包裹3he管，并借助拉紧机构的拉伸弹簧的使3he管紧贴在定位条的半圆形槽中。
17.所述3he管探测器模块通过零点定位器阵列安装在探测器支撑平台上，形成大面积探测面。
18.本发明的有益效果是：本发明提供一种应用于真空环境下的密排式中子探测器，所述的中子探测器主要包括探测器模块和支撑平台，探测器模块由16根3he管组件、密闭腔体以及安装在密闭腔体内部的探测器电子学等组成，探测器支撑平台用来阵列安装探测器模块形成大面积探测器平面。本发明所述的大面积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。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
20.图1是本发明的整体装配结构示意图。
21.图2是本发明中的探测器模块装配结构示意图。
22.图3是本发明探测器模块中3he管组件结构示意图。
23.图4是本发明中腔体主体结构示意图。
24.图5是图4的c-c部分剖开的剖视结构示意图。
25.图6是图2的a部分放大结构示意图。
26.附图标注说明：1-密闭腔体组件、11-腔体主体、12-密封堵头、 13-端盖、14-盖板、15-法兰、16-穿线辅助孔、17-穿线孔、2-探测器支撑平台、3-3
he管组件、31-3
he管、32-电缆、33-保护端头、 34-螺纹孔、35-定位销孔、4-拉紧机构、41-定位条、42-拉伸弹簧、 43-m2螺钉、44-钢薄片、5-零点定位器。
具体实施方式
27.以下以具体实施例结合说明书附图1-6详细说明本发明的具体实施方式：
28.如图1和2所示，探测器模块由16根3he管组件3密排式安装形成，是形成大面积探测面的基本单元。三组以上探测器模块3通过零点定位器5阵列安装在探测器支撑平台2上组成大面积探测面，整体安装在位于微小角中子散射谱仪的真空散射腔体中的移动小车上。
29.所述的探测器模块包括3he管组件3、密闭腔体组件1和拉紧机构4，所述探测器模
块中的3he管组件3利用零点定位器5密排式安装在位于真空散射腔内移动小车上的探测器支撑平台2上，借助零点定位器5的高精度的重复定位优势，在安装维护时可以实现所述探测器模块3的重复定位需求，操作简单，重复定位精度高。
30.所述密闭腔体组件1包括腔体主体11、盖板14、端盖13、密封堵头12和法兰15，所述密闭腔体组件1与3he管31组件之间利用固定螺钉安装，所述腔体主体11内部安装探测器电子学，所述盖板14、端盖13和法兰15利用螺钉固定在腔体主体11上，与腔体主体11之间利用橡胶密封圈密封，所述法兰15安装有波纹管，波纹管另一端与真空散射腔上的法兰15连接，密闭腔体内部电子学板接出的电缆32经过波纹管接出真空散射腔。
31.如图3所示，所述3he管组件3包括3he管31、电缆32、保护端头33，所述保护端头33位于3he管31两端，与3he管31主体之间焊接在一起，用于密封两端高压电缆32以及用作与密闭腔体之间的接口，保护端头33与密闭腔体之间利用定位销定位，并用固定螺钉安装，所述保护端头33与密闭腔体组件1之间利用橡胶密封圈密封，3he管31两端高压电缆32经过密闭腔体穿线孔17接入密闭腔体组件1内部的电子学板上，可以有效地将高压电缆32与真空环境隔离，避免高压电缆32产生真空打火现象。
32.如图4和5所示，所述腔体主体11上设计有穿线辅助孔16和穿线孔17，所述穿线辅助孔16用于穿线时辅助作用，降低穿线难度，穿线辅助孔16利用密封堵头12密封，所述穿线孔17用于将3he管31组件的电缆32穿入腔体组件内部，穿线孔17与3he管31 组件的保护端头33之间利用橡胶密封圈密封。
33.如图6，所述拉紧机构4包括定位条41、拉伸弹簧42、钢薄片 44、m2螺钉43，3he管31安装在所述拉紧机构4定位条41的半圆形槽中，所述拉紧机构4的钢薄片44包裹3he管31，并借助所述拉紧机构4的拉伸弹簧42的拉力使3he管31紧贴在定位条41的半圆形槽中。
34.综上所述，探测器模块中的3he管31采用高精度密排式的阵列安装方式，可实现高精度阵列安装3he管31，模块气密性高，可对单独探测器模块或单个3he管组件3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，节约成本。
35.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。