一种可径向、环向调节的高真空探测装置的制作方法

1.本发明属于磁约束核聚变诊断技术领域，具体涉及一种可径向、环向调节的高真空探测装置。


背景技术：

2.磁约束核聚变探针在测量前、测量期间和测量后具有不同的工作状态：1测量前，需要对移动标尺的刻度进行校正，还需要通过抽口将腔体内部的真空度抽至≤1
×
10-4
pa，以达到并入主真空的条件；2测量期间，需要将磁约束核聚变探针探头调节到主真空内的特定位置进行快离子损失的测量，同时需要根据测量结果对位置进行调整；3测量后需要将探头调节回到初始位置，可以防止长期放入内部导致部件的加速老化，起到保护的作用。
3.因此，快离子损失探针在使用时，需要对探头的位置进行持续的调节，同时特殊情况还需要对探头进行更换。由于主真空是在1e-5
pa量级，探针从外部大气侧进入到核聚变装置内部需经过复杂流程进入，同时核聚变装置外侧的空间有限，因此需要将高真空探测装置设计的尽量小巧易操作。
4.基于上述技术问题，需要设计一种能将探针接入到主真空内部特定深度的高真空探测装置，且总体长度为1m，外管道压缩量可以达到60％，以此提高测量的精度和效率。


技术实现要素：

5.本发明提出一种可径向、环向调节的高真空探测装置，用于解决现有技术中快离子损失探针在使用时，需要对探头位置进行持续调节，且外部探针难以从外部简易精确的进入到真空室内进行测量的技术问题。
6.本发明的技术方案：
7.一种可径向、环向调节的高真空探测装置，包括：支撑装置、设置在支撑装置一侧的伸缩定位机构，以及设置在支撑装置另一侧的真空密封机构，和设置在真空密封结构上的信息传输机构。
8.所述支撑装置包括：固定支架a、固定支架b、压缩板和支撑板；所述固定支架a和固定支架b的上、下两端分别通过压缩板和支撑板固定连接，且压缩板和支撑板平行设置；所述压缩板上分别开有接口b安装孔、螺杆安装螺纹孔、两个支架通孔；所述支撑板上开设有接口a。
9.所述真空密封机构包括：接口b、抽口、内管道和观察窗；所述内管道为中空圆柱体结构，所述内管道的顶端上还设置有一“t”字型圆柱体，“t”字型圆柱体下端与内管道的顶端连接，所述t”字型圆柱体顶端表面开设有接口a；所述内管道内径小于接口b的内径；所述“t”字型圆柱体的外壁上还开有抽口；所述观察窗螺纹安装在接口b上。
10.所述信息传输机构包括支架、固定片和传输装置，所述支架设置在观察窗顶部，所述支架上部设置有固定片，所述固定片的表面中央设有通孔，所述传输装置放置在固定片上的通孔内。
11.所述接口a上还设置连接环，接口a通过连接环与探头连接；
12.所述连接环整体为中空圆柱体结构，连接环的外壁还设置有环形凸圈，用于连接环嵌入到接口a中，起到同心、限位作用；
13.连接环与探头连接的端部表面设置有两个椭圆形调节螺孔，所述两个椭圆形调节螺孔用于固定探头，所述探头的角度通过螺钉在椭圆形调节螺孔上进行调节；所述连接环连接探头的端部内壁还设置有环形凹槽，用于对探头起到同心限位的作用。
14.所述连接环外壁的环形凸圈厚度为2mm。
15.所述伸缩定位机构包括：摇杆、移动标尺、螺杆和外管道，所述螺杆的顶端设置有摇杆，螺杆上还设置有移动标尺，所述螺杆的底部穿过压缩板上的螺纹通孔，与支撑板固定连接，摇杆设置在压缩板上部；
16.所述外管道整体为中空圆柱体结构，所述外管道环套在内管道的外壁，外管道内壁与内管道的外壁之间留有空隙；
17.所述外管道的上端焊接至“t”字型圆柱体的外壁；外管道的下端焊接至支撑板上的接口a上。
18.所述通过旋转摇杆带动螺杆旋转，所述固定支架a和固定支架b上的压缩板通过螺杆的旋转向下移动，从而实现对外管道的压缩。
19.所述外管道整体为中空焊接波纹管结构，外管道具有一定的弯折量和压缩量，所述外管道压缩范围为压缩至自身设计总长度的40％；所述内管道为刚性结构，无伸缩量。
20.所述外管道的压缩长度即内管道的伸出长度，所述外管道压缩长度通过移动标尺读取；所述移动标尺的定位精度为1mm，用来记录探头伸出的长度。
21.所述抽口上还设置有塑料密封圈和卡箍；所述连接抽气机组的波纹管通过卡箍与抽口连接进行抽真空操作，真空密封机构的真空度≤1
×
10-4
pa；
22.所述塑料密封圈设置在抽口13内部，塑料密封圈材质为氟橡胶，密封圈的漏率≤3.9
×
10-7
pa
·
l/s；所述真空密封机构上的部件均为无磁不锈钢材质。
23.所述观察窗与接口b之间还是设置有高纯无氧铜圈进行密封。
24.本发明的有益效果：
25.本发明设计的可径向、环向调节的高真空探测装置具有如下技术创新性：
26.1)除内管道、观察窗之外，都可以进行拆卸和更换，可以根据实际测量情况而定。
27.2)本装置的外管道材质为316不锈钢；通过焊接将波纹片一片一片焊接到一块成段，能够实现伸缩，压缩率能够达到50％，同时能够保证高密封性能。
28.3)本装置中的固定支架a和固定支架b，除辅助固定限位的作用外，还能辅助整个腔体的支撑结构进行承重。
29.4)本装置中的连接环使用的是跑道型凹槽螺孔，可实现对探头角向位置的调整，从而总体实现探头的径向、环向的调节。
30.综上所述，本发明设计的可径向、环向调节的高真空探测装置，有效地解决了外部的探针难以从外部简易精确的进入到真空室内进行测量这一问题，极大地简化了操作难度和程序，提高了进入深度的精度以及测量的效率，适用于磁约束核聚变诊断系统探针对等离子体及内部背景的测量。
附图说明
31.图1为本发明设计的可径向、环向调节的高真空探测装置的正视图
32.图2为本发明设计的可径向、环向调节的高真空探测装置的剖视图
33.其中，1-支架；2-摇杆；3-移动标尺；4-固定支架a；5-螺杆；6-接口a；7-固定支架b；8-外管道；9-接口b；10-观察窗；11-固定片；12-传输装置；13-抽口；14-内管道；15-探头；16-连接环、17-压缩板、18-支撑板。
具体实施方式
34.下面结合附图和实施例对本发明的一种可径向、环向调节的高真空探测装置进行详细说明。
35.磁约束核聚变诊断探针在测量前、测量期间和测量后需要对系统进行测试标定和正常测量操作，因此需要在高真空条件下对探头所在的位置进行调整。由于探头需要伸入到高真空的真空室内，为了简化操作和提高效率及精度，我们设计了一种可径向、环向调节的高真空探测机构，包括：支撑装置、设置在支撑装置一侧的伸缩定位机构，以及设置在支撑装置另一侧的真空密封机构，和设置在真空密封结构上的信息传输机构。
36.一种可径向、环向调节的高真空探测装置，包括：支撑装置、设置在支撑装置一侧的伸缩定位机构，以及设置在支撑装置另一侧的真空密封机构，和设置在真空密封结构上的信息传输机构。
37.所述支撑装置包括：固定支架a4、固定支架b7、压缩板17和支撑板18；所述固定支架a4和固定支架b7的上、下两端分别通过压缩板17和支撑板18固定连接，且压缩板17和支撑板18平行设置；所述压缩板17上分别开有接口b安装孔、螺杆安装螺纹孔、两个支架通孔；所述支撑板18上开设有接口a6。
38.所述固定支架a4和固定支架b7的下端，分别穿过压缩板17上开设的支架通孔固定在支撑板18上。
39.所述螺杆5的下端穿过压缩板17上的螺杆安装螺纹孔固定在支撑板18上。
40.所述真空密封机构包括：接口b9、抽口13、内管道14和观察窗10；所述内管道14为中空圆柱体结构，所述内管道14的顶端上还设置有一“t”字型圆柱体，“t”字型圆柱体下端与内管道14的顶端连接，所述t”字型圆柱体顶端表面开设有接口a9；所述内管道14内径小于接口b9的内径；所述“t”字型圆柱体的外壁上还开有抽口13；所述观察窗10螺纹安装在接口b9上。
41.所述信息传输机构包括支架1、固定片11和传输装置12，所述支架1设置在观察窗10顶部，所述支架1上部设置有固定片11，所述固定片11的表面中央设有通孔，所述传输装置12放置在固定片11上的通孔内。
42.所述接口a6上还设置连接环16，接口a6通过连接环16与探头15连接；
43.所述连接环16整体为中空圆柱体结构，连接环16的外壁还设置有环形凸圈，用于连接环16嵌入到接口a6中，起到同心、限位作用；
44.连接环16与探头15连接的端部表面设置有两个椭圆形调节螺孔，所述两个椭圆形调节螺孔用于固定探头15，所述探头15的角度通过螺钉在椭圆形调节螺孔上进行调节；所述连接环16连接探头15的端部内壁还设置有环形凹槽，用于对探头15起到同心限位的作
用。
45.所述连接环16外壁的环形凸圈厚度为2mm。
46.所述伸缩定位机构包括：摇杆2、移动标尺3、螺杆5和外管道8，所述螺杆5的顶端设置有摇杆2，螺杆5上还设置有移动标尺3，所述螺杆5的底部穿过压缩板17上的螺纹通孔，与支撑板18固定连接，摇杆2设置在压缩板17上部；
47.所述外管道8整体为中空圆柱体结构，所述外管道8环套在内管道14的外壁，外管道8内壁与内管道14的外壁之间留有空隙；
48.所述外管道8的上端焊接至“t”字型圆柱体的外壁；外管道8的下端焊接至支撑板18上的接口a6上。
49.所述通过旋转摇杆2带动螺杆5旋转，所述固定支架a4和固定支架b7上的压缩板17通过螺杆5的旋转向下移动，从而实现对外管道8的压缩。
50.所述外管道8整体为中空焊接波纹管结构，外管道8具有一定的弯折量和压缩量，所述外管道8压缩范围为压缩至自身设计总长度的40％；所述内管道14为刚性结构，无伸缩量。
51.所述外管道8的压缩长度即内管道14的伸出长度，所述外管道8压缩长度通过移动标尺3读取；所述移动标尺3的定位精度为1mm，用来记录探头伸出的长度。
52.所述抽口13上还设置有塑料密封圈和卡箍；所述连接抽气机组的波纹管通过卡箍与抽口13连接进行抽真空操作，真空密封机构的真空度≤1
×
10-4
pa；
53.所述塑料密封圈设置在抽口13内部，塑料密封圈材质为氟橡胶，密封圈的漏率≤3.9
×
10-7
pa
·
l/s；所述真空密封机构上的部件均为无磁不锈钢材质。
54.所述观察窗10与接口b9之间还是设置有高纯无氧铜圈进行密封。上面对本发明的实施例作了详细说明，本发明并不限于上述实例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。