探头调频结构的制作方法

1.本实用新型涉及epr探头技术领域，尤其涉及一种探头调频结构。


背景技术：

2.epr(electron paramagnetic cesonance，电子顺磁共振)可通过w波段检测物质原子或分子中所含的不配对电子，并探索其周围环境的结构特性。现有的w波段探头需要工作在超导磁体的强磁场中，由此超导磁体体积较大，每次的谐振腔调频都需要将w波段探头从超导磁体中取出调谐，再放入超导磁体内进行检测。上述谐振腔调频过程连续性差、操作繁琐，并且在多次取出和放入的过程中还有可能引入其他问题。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种探头调频结构，所述探头调频结构可以实现谐振腔的调频。
4.根据本实用新型实施例的探头调频结构，包括：基座；腔体，所述腔体设于所述基座，所述腔体具有容纳腔，所述容纳腔长度方向的两端敞开；第一柱塞，所述第一柱塞设于所述容纳腔内；第二柱塞，所述第二柱塞设于所述容纳腔内且与所述第一柱塞在所述容纳腔的长度方向上间隔开，所述第一柱塞和所述第二柱塞朝向彼此的表面以及所述容纳腔的位于所述第一柱塞和所述第二柱塞之间的部分内壁面共同限定出谐振腔，所述谐振腔具有与波导耦合的耦合孔，所述耦合孔位于所述第一柱塞和所述第二柱塞的中间位置；驱动机构，所述驱动机构设于所述基座，所述驱动机构与所述第一柱塞和所述第二柱塞连接以同步驱动所述第一柱塞和所述第二柱塞朝向远离彼此和靠近彼此的方向移动。
5.根据本实用新型实施例的探头调频结构，通过在容纳腔内设置第一柱塞和第二柱塞限定出谐振腔，设置驱动机构同步驱动第一柱塞和第二柱塞朝向远离彼此和靠近彼此的方向移动，从而改变谐振腔的大小，进而改变谐振腔的固有频率，实现调频。同时，在谐振腔调频的过程中，w波从耦合孔进入谐振腔的位置始终是谐振腔的中心位置，从而避免在调频过程中造成的w波耗损，进而保证了使用该探头调频结构的epr的样品检测效率。
6.根据本实用新型实施例的探头调频结构，所述第一柱塞和所述第二柱塞均与所述腔体螺纹连接，且所述腔体上与所述第一柱塞和所述第二柱塞配合的螺纹旋向相反，所述驱动机构驱动所述第一柱塞和所述第二柱塞沿同一方向转动。
7.根据本实用新型实施例的探头调频结构，所述驱动机构包括：配合件，所述配合件可转动地设于所述基座，所述配合件同时与所述第一柱塞和所述第二柱塞配合以使所述第一柱塞和所述第二柱塞同步转动。
8.根据本实用新型实施例的探头调频结构，所述驱动机构还包括：第一齿轮，所述第一齿轮位于所述容纳腔外且与所述第一柱塞同轴转动；第二齿轮，所述第二齿轮位于所述容纳腔外且与所述第二柱塞同轴转动，所述配合件包括第三齿轮，所述第三齿轮与所述第一齿轮和所述第二齿轮均啮合。
9.根据本实用新型实施例的探头调频结构，所述第三齿轮包括与所述第一齿轮啮合的第一子齿轮和与所述第二齿轮啮合的第二子齿轮，所述配合件还包括转动轴，所述转动轴可转动地设于所述基座，所述第一子齿轮和所述第二子齿轮分别设于所述转动轴长度方向的两端且分别位于所述基座相对的两侧。
10.根据本实用新型实施例的探头调频结构，所述驱动机构还包括驱动杆，所述驱动杆与所述第一齿轮或所述第三齿轮连接。
11.根据本实用新型实施例的探头调频结构，所述探头调频结构还包括：套管，所述套管形成为所述驱动杆，所述套管与所述第一齿轮连接，所述套管具有样品通道，所述第一齿轮具有与所述样品通道连通的第一通道，所述第一柱塞具有与所述第一通道连通的第二通道。
12.根据本实用新型实施例的探头调频结构，还包括：导向块，所述导向块与所述第一齿轮和所述套管连接，所述导向块具有与所述样品通道和所述第一通道连通的导向通道。
13.根据本实用新型实施例的探头调频结构，所述套管套设在所述导向块上，所述套管上具有限位槽，所述限位槽在所述第一柱塞至所述第二柱塞的方向上延伸，所述限位槽的朝向所述第一齿轮的一端敞开，所述导向块的外壁上设有与所述限位槽配合的限位柱。
14.根据本实用新型实施例的探头调频结构，所述限位槽为沿所述套管的周向方向间隔开的多个，所述限位柱为沿所述导向块的周向方向间隔开的多个，多个所述限位柱与多个所述限位槽一一对应。
15.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
16.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
17.图1是根据本实用新型实施例的探头调频结构的立体图；
18.图2是根据本实用新型实施例的探头调频结构的剖视图；
19.图3是图2中a处的放大图；
20.附图标记：
21.100、探头调频结构；
22.1、基座；
23.2、腔体；21、容纳腔；
24.31、第一柱塞；311、第二通道；32、第二柱塞；
25.4、谐振腔；41、耦合孔；
26.5、驱动机构；51、配合件；511、第三齿轮；5111、第一子齿轮；5112、第二子齿轮；512、转动轴；52、第一齿轮；521、第一通道；53、第二齿轮；
27.6、套管；61、样品通道；62、限位槽；
28.7、导向块；71、限位柱；72、导向通道；
29.8、送样杆；
30.9、波导。
具体实施方式
31.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
32.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
33.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
34.下面参考附图描述根据本实用新型实施例的探头调频结构100。
35.如图1至图3所示，根据本实用新型实施例的探头调频结构100包括基座1、腔体2、第一柱塞31、第二柱塞32和驱动机构5。
36.具体地，腔体2设于基座1，腔体2具有容纳腔21，同时容纳腔21长度方向的两端敞开，使得容纳腔21上下贯通。
37.如图2和图3所示，第一柱塞31设于容纳腔21内，第二柱塞32设于容纳腔21内且与第一柱塞31在容纳腔21的长度方向上间隔，第一柱塞31和第二柱塞32朝向彼此的表面以及容纳腔21的位于第一柱塞31和第二柱塞32之间的部分内壁面共同限定出谐振腔4，谐振腔4用以检测样品。可以理解的是，以容纳腔21长度方向为上下方向，第一柱塞31和第二柱塞32位于容纳腔21内，第一柱塞31可以位于容纳腔21的上端敞开口处且具有与谐振腔4连通的空腔(如下所述的第二通道311)，第二柱塞32可以位于容纳腔21的下端敞开口处，以使送样杆8可以伸入谐振腔4内，实现样品的检测。
38.谐振腔4具有与波导9耦合的耦合孔41，波导9通过耦合孔41向谐振腔4内输入w波，谐振腔4通过耦合孔41向波导9输出w波，同时耦合孔41位于第一柱塞31和第二柱塞32的中间位置，这样的设置可以避免输入和输出的w波耗损，从而保证使用该探头调频结构100的epr的样品检测效率。
39.如图1和图2所示，驱动机构5设于基座1，驱动机构5与第一柱塞31和第二柱塞32连接以同步驱动第一柱塞31和第二柱塞32朝向远离彼此和靠近彼此的方向移动。可以理解的是，在使用探头调频结构100进行调频时，通过驱动机构5同步驱动第一柱塞31和第二柱塞32朝向远离彼此的方向移动，可以增大谐振腔4的体积，通过驱动机构5同步驱动第一柱塞31和第二柱塞32朝向靠近彼此的方向移动，可以减小谐振腔4的体积，从而调节谐振腔的体积，进而改变谐振腔4的固有频率，实现调频。又由于第一柱塞31和第二柱塞32同步移动，耦
合孔41可以始终位于第一柱塞31和第二柱塞32中间位置，即通过耦合孔41输入的w波始终进入谐振腔4的中心位置，避免w波的耗损。
40.根据本实用新型实施例的探头调频结构100，通过在容纳腔21内设置第一柱塞31和第二柱塞32限定出谐振腔4，设置驱动机构5同步驱动第一柱塞31和第二柱塞32朝向远离彼此和靠近彼此的方向移动，从而改变谐振腔4的大小，进而改变谐振腔4的固有频率，实现调频。同时，在谐振腔4调频的过程中，w波从耦合孔41进入谐振腔4的位置始终是谐振腔4的中心位置，从而避免在调频过程中造成的w波耗损，进而保证了使用该探头调频结构100的epr的样品检测效率。
41.如图3所示，在本实用新型的一些实施例中，第一柱塞31和第二柱塞32均与腔体2螺纹连接，且腔体2上与第一柱塞31和第二柱塞32配合的螺纹旋向相反，驱动机构5驱动第一柱塞31和第二柱塞32沿同一方向转动。具体地，以腔体2的长度方向为上下方向，第一柱塞31和第二柱塞32分别设置外螺纹，腔体2靠近上端敞开口的内壁设置与第一柱塞31配合的内螺纹，腔体2靠近下端敞开口的内壁设置与第二柱塞32配合的内螺纹，通过驱动机构5驱动第一柱塞31和第二柱塞32沿同一方向转动，使第一柱塞31和第二柱塞32在腔体2内同步朝向彼此的方向移动或朝向远离彼此的方向移动，从而改变谐振腔4大小，实现调频。同时保证在谐振腔4调频的过程中，w波从耦合孔41进入谐振腔4的位置始终是谐振腔4的中心位置，从而避免在调频过程中造成的w波耗损，进而保证了使用该探头调频结构100的epr的样品检测效率。
42.如图1和图2所示，在本实用新型的一些实施例中，驱动机构5包括可转动地设于基座1的配合件51，配合件51同时与第一柱塞31和第二柱塞32配合以使第一柱塞31和第二柱塞32同步转动，通过配合件51带动第一柱塞31和第二柱塞32同步转动，从而改变谐振腔4的大小，实现谐振腔4调频的目的，同时保证在谐振腔4调频的过程中，w波从耦合孔41进入谐振腔4的位置始终是谐振腔4的中心位置。
43.如图1和图3所示，在本实用新型的一些实施例中，驱动机构5还包括第一齿轮52和第二齿轮53，第一齿轮52位于容纳腔21外且与第一柱塞31同轴转动，第二齿轮53位于容纳腔21外且与第二柱塞32同轴转动。配合件51包括与第一齿轮52和第二齿轮53均啮合的第三齿轮511。通过第三齿轮511与第一齿轮52和第二齿轮53之间的啮合配合，实现第一齿轮52和第二齿轮53的同步转动，从而带动第一柱塞31和第二柱塞32朝向远离彼此和靠近彼此的方向移动，进而改变谐振腔4的大小，实现调频，同时啮合配合的传动方式提高了谐振腔4调谐的精确度。
44.其中，第一齿轮52和第二齿轮53可以为相同的两个齿轮。
45.当然，本发明不限于此，驱动机构5还可以包括第一轮轴和第二轮轴，第一轮轴位于容纳腔21外且与第一柱塞31同轴转动，第二轮轴位于容纳腔21外且与第二柱塞32同轴转动，配合件51包括与第三轮轴。驱动机构5还可以包括第一皮带和第二皮带，第一轮轴与第三轮轴通过第一皮带连接，第二轮轴和第三轮轴通过第二皮带连接，第三轮轴同时与第一轮轴和第二轮轴通过皮带传动，从而带动第一柱塞31和第二柱塞32朝向远离彼此和靠近彼此的方向移动，进而改变谐振腔4的大小，实现调频。
46.如图1和图2所示，在本实用新型的一些实施例中，第三齿轮511包括与第一齿轮52啮合的第一子齿轮5111和与第二齿轮53啮合的第二子齿轮5112。配合件51还包括可转动地
设于基座1的转动轴512，第一子齿轮5111和第二子齿轮5112分别设于转动轴512长度方向的两端且分别位于基座1相对的两侧。可以理解的是，第一子齿轮5111通过啮合配合带动第一齿轮52转动，第二子齿轮5112通过啮合配合带动第二齿轮53转动，由于第一子齿轮5111和第二子齿轮5112通过转动轴512连接，从而实现第一子齿轮5111和第二子齿轮5112同向转动，进而实现第一齿轮52和第二齿轮53同向转动，再而实现第一柱塞31和第二柱塞32同步朝向远离彼此或靠近彼此的方向移动，实现谐振腔4大小的改变。
47.进一步地，第一子齿轮5111的轮齿长度(如图1所示的上下方向的长度)大于第一齿轮52的轮齿，使得第一柱塞31带动第一齿轮52沿腔体2长度方向上下移动时，第一齿轮52与第一子齿轮5111的啮合配合更充分。第二子齿轮5112的轮齿长度(如图1所示的上下方向的长度)大于第二齿轮53的轮齿，使得第二柱塞32带动第二齿轮53沿腔体2长度方向上下移动时，第二齿轮53与第二子齿轮5112的啮合配合更充分。
48.在本实用新型的一些实施例中，驱动机构5还包括驱动杆，驱动杆与第一齿轮52或第三齿轮511连接。通过驱动杆驱动第一齿轮52或第三齿轮511转动，从而带动第一齿轮52和第二齿轮53同向转动，进而实现第一柱塞31和第二柱塞32同步朝向远离彼此和靠近彼此的方向移动的目的。例如，驱动杆与第一齿轮52连接并驱动其转动，通过第一齿轮52带动第三齿轮511转动，第三齿轮511带动第二齿轮53同向转动，实现第一齿轮52和第二齿轮53同向转动；又例如，驱动件与第三齿轮511连接并驱动其转动，第三齿轮511分别带动第一齿轮52和第二齿轮53同向转动。
49.其中，驱动杆的一端可以伸出超导磁体，从而无需将探头调频机构100从超导磁体中取出，只需要旋转驱动杆即可进行谐振腔4大小的调节。
50.如图1至图3所示，在本实用新型的一些实施例中，探头调频结构100还包括套管6，套管6形成为上述的驱动杆，套管6与第一齿轮52连接，套管6具有样品通道61，第一齿轮52具有与样品通道61连通的第一通道521，第一柱塞31具有与第一通道521连通的第二通道311。套管6用以驱动第一齿轮52转动，从而驱动第一齿轮52和第二齿轮53同向转动，从而带动第一柱塞31和第二柱塞32同向转动，进而实现第一柱塞31和第二柱塞32朝向彼此和远离彼此移动，实现谐振腔4大小的调节。另外，通过设置与样品通道61相互连通的第一通道521和第二通道311，从而形成放置送样杆8的空间，使待检测样品可以通过送样杆8送至谐振腔4内进行检测。
51.可以理解的是，套管6的一端与第一齿轮52连接，套管6的另一端延伸至超导磁体外，套管6限定出送样通道61，便于送样杆8向谐振腔4送样。
52.如图1和图2所示，在本实用新型的一些实施例中，探头调频结构100还包括导向块7，导向块7与第一齿轮52和套管6连接，可以理解的是，套管6与第一齿轮52通过导向块7连接。通过在套管6和第一齿轮52之间设置导向块7，套管6带动第一齿轮52的转动通过导向块7传动，避免第一柱塞31带动第一齿轮52沿腔体2的长度方向移动时接触套管6，从而影响探头调频结构100的调谐。导向块7具有与样品通道61和第一通道521连通的导向通道72，使送样杆8可以通过套管6的样品通道61进入谐振腔4内。
53.如图1和图2所示，在本实用新型的一些实施例中，套管6套设在导向块7上，套管6上具有限位槽62，限位槽62在第一柱塞31至第二柱塞32的方向上延伸，限位槽62的朝向第一齿轮52的一端敞开，导向块7的外壁上设有与限位槽62配合的限位柱71。通过套管6上的
限位槽62和导向块7上的限位柱71配合，套管6转动可通过限位柱71带动导向块7转动，从而带动第一齿轮52转动，进而带动第一柱塞31和第二柱塞32在容纳腔21内的移动。限位槽62在第一柱塞31至第二柱塞32的方向上延伸的空间可以使限位柱71在第一柱塞31带动下沿着限位槽62移动，同时限位槽62限定限位柱71的移动方向，进一步保证套管6带动导向块7转动的可靠性。
54.在本实用新型的一些实施例中，限位槽62为沿套管6的周向方向间隔开的多个，限位柱71为沿导向块7的周向方向间隔开的多个，多个限位柱71与多个限位槽62一一对应。图1中显示了一个限位槽62和一个限位柱71用于示例说明的目的，但是普通技术人员在阅读了下面的技术方案之后、显然可以理解将该方案应用到两个、三个或更多个限位槽62和限位柱71的技术的中，这也落入本实用新型的保护范围之内。进一步地，多个限位槽62沿套管6的周向方向均匀间隔开，这样的设置可以进一步保证导向块7转动的稳定性。
55.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
56.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。