多功能同步辐射微聚焦样品控制平台的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种光学试验辅助装置，更具体地涉及用于同步辐射微聚焦实验站中X射线样品控制的一种多功能同步辐射微聚焦样品控制平台。
【背景技术】
[0002]接近光速的带电粒子在电磁场的作用下沿弯转轨道行进时所发出的电磁辐射叫做同步辐射。同步辐射光具有高亮度、高准直、高脉冲等突出优点，在基础科学、应用科学和工艺学等领域已得到广泛应用。同步辐射实验有X射线吸收谱、X射线荧光分析、X射线衍射和成像等多种实验手段。不同的实验手段对样品控制有不同的要求，比如:x射线吸收谱实验仅需要把样品放置在光路上即可；X射线荧光分析需要将样品表面倾斜45度放置在光路上，如果要得到样品表面的二维信息还需要控制样品在平行于样品表面的水平方向和垂直水平面的竖直方向上大范围移动；X射线透射式衍射方法需要将样品放置到样品平台的旋转中心，从而精确控制样品到探测器的距离；掠入射衍射方法需要使样品表面完全平行于光路；X射线CT成像要求样品可以绕旋转轴大尺度的旋转。
[0003]为了实现以上各种同步辐射的实验手段，一般需要建立多个相应的专用实验站。每个实验站主要实现一种实验手段，根据实验手段的不同采用各种专用的样品控制平台。比如，吸收谱实验站只需要一个高度可调节的样品支架；衍射实验站需要配备一部商业化的的六轴衍射仪；成像实验站需要配备高精度的旋转设备。因此，各样品控制平台往往只能根据一种实验手段进行优化，很难满足其他实验手段的需要。
[0004]近年来同步辐射技术发展的一个方向是微聚焦实验方法。微聚焦实验方法可以将X射线聚焦到微米甚至纳米尺度上，从而得到更好的空间分辨率。这种方法已应用在生命、环境、材料、地质和考古等诸多学科领域中，取得了丰硕成果。但这种方法仍旧具有局限性，比如，微聚焦实验方法需要建设专用的实验站和购买昂贵的设备来获得聚焦X光，因此，不可能建造很多微聚焦实验站以分别实现各种实验手段，只能寄希望于通过一个实验站同时实现吸收、衍射、成像等多种实验手段。另外，为了获得微小的聚焦X光斑，微聚焦实验站的聚焦设备与样品之间的空间非常狭小，不能直接使用常规实验中的样品控制平台。总之，由于现有技术中微聚焦实验站的样品控制平台使用的是特制的平台，功能单一，仅仅能满足实验站的空间需求，还不能够满足一个实验站同时实现各种实验手段的需求。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种多功能同步辐射微聚焦样品控制平台，从而解决现有技术中一个微聚焦实验站不能同时满足多种实验手段的问题。
[0006]本实用新型提供的多功能同步辐射微聚焦样品控制平台，该平台包括:多个运动控制器，运动控制器包括沿竖直方向自下而上依次螺接设置的第一 Y向移动平台、第一 X向移动平台、Z向移动平台、第一倾角位移台、第二倾角位移台以及旋转台，第一 Y向移动平台和第一倾角位移台沿光路方向设置，第一 X向移动平台和第二倾角位移台沿水平方向设置，Z向移动平台沿竖直方向设置，第一倾角位移台和第二倾角位移台的倾斜中心重合，竖直方向、光路方向和水平方向相互垂直；转接块，转接块包括彼此活动连接的第一转接块底板和第三转接块顶板，第一转接块底板与旋转台连接；以及样品架，样品架与第三转接块顶板螺接。
[0007]平台还包括第一模块，第一模块包括沿竖向自下而上依次螺接的第一转接块顶板、第二 Y向移动平台、第二 X向移动平台和第二转接块底板，第二 Y向移动平台沿光路方向设置，第二 X向移动平台沿水平方向设置，第一转接块顶板与第一转接块底板活动连接，第二转接块底板与第三转接块顶板活动连接。
[0008]平台还包括第二模块，第二模块包括沿Z轴自下而上依次螺接的第二转接块顶板、第三倾角位移台、第四倾角位移台和第三转接块底板，第四倾角位移台沿光路方向设置，第三倾角位移台沿水平方向设置，第二转接块顶板与第二转接块底板活动连接，第三转接块底板与第三转接块顶板活动连接，第三倾角位移台、第四倾角位移台的倾斜中心与第一倾斜位移台、第二倾斜位移台的倾斜中心重合。
[0009]第二 X向移动平台采用最大行程为±30mm的大行程运动控制器。
[0010]第一 Y向移动平台和第一 X向移动平台是高负重的位移台。
[0011]第一倾角位移台、第二倾角位移台、第三倾角位移台和第四倾角位移台的倾斜半径各不相同。
[0012]平台还包括第二模块，第二模块包括沿Z轴自下而上依次螺接的第二转接块顶板、第三倾角位移台、第四倾角位移台和第三转接块底板，第四倾角位移台沿光路方向设置，第三倾角位移台沿水平方向设置，第二转接块顶板与第一转接块底板活动连接，第三转接块底板与第三转接块顶板活动连接，第三倾角位移台、第四倾角位移台的倾斜中心与第一倾斜位移台、第二倾斜位移台的倾斜中心重合。
[0013]本实用新型的装置占用空间小，可以满足微聚焦实验站的空间要求，同时可以适用多种实验手段的需求。该装置不仅可以使用在同步辐射微聚焦实验站，也可以使用在其他多种实验站。本实用新型还可根据需要增减运动控制器，灵活控制样品空间，方便增加原位设备(比如催化设备、加热设备、低温设备等)以进行原位实验。
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型的多功能同步辐射微聚焦样品控制平台的坐标定义示意图；
[0015]图2是根据本实用新型的一个实施例的多功能同步辐射微聚焦样品控制平台的立体示意图；
[0016]图3是根据图2的多功能同步辐射微聚焦样品控制平台的爆炸示意图；
[0017]图4是根据图2的多功能同步辐射微聚焦样品控制平台的第一模块的示意图；
[0018]图5是根据图4的多功能同步辐射微聚焦样品控制平台的第一模块的爆炸示意图；
[0019]图6是根据图2的多功能同步辐射微聚焦样品控制平台的第二模块的示意图；
[0020]图7是根据图6的多功能同步辐射微聚焦样品控制平台的第二模块的爆炸示意图；
[0021]图8是根据图2的多功能同步辐射微聚焦样品控制平台的第三模块的示意图；
[0022]图9是根据图8的多功能同步辐射微聚焦样品控制平台的第三模块的爆炸示意图。
【具体实施方式】
[0023]以下结合具体实施例，对本实用新型做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本实用新型而非用于限制本实用新型的范围。
[0024]图1为本实用新型提供的多功能同步辐射微聚焦样品控制平台的坐标定义示意图。如图1所示，x、Y、z分别为满足右手螺旋定则直角坐标系的三个坐标轴，其中，为了描述方便，定义X为垂直于光路的水平方向，Y为光路的传播方向，Z为竖直方向；同时，俯仰角度I表示俯仰方向，即运动控制器可在平行于YZ平面的平面内俯仰；倾斜角度2为倾斜方向，即运动控制器可在平行于XZ平面的平面内倾斜；旋转角度3为旋转方向，即运动控制器可在平行于XY平面的平面内旋转。
[0025]图2为本实用新型提供的多功能同步辐射微聚焦样品控制平台的立体示意图。图3为图2的多功能同步辐射微聚焦样品控制平台的爆炸示意图。图4为根据图2的多功能同步辐射微聚焦样品控制平台的第一模块的示意图。图5为图4的多功能同步辐射微聚焦样品控制平台的第一模块的爆炸示意图。结合图4和图5可知，本实用新型的第一模块包括沿Z轴自下而上依次螺接的第一转接块顶板208、第二 Y向移动平台209、第二 X向移动平台210和第二转接块底板211。图6为根据图2的多功能同步辐射微聚焦样品控制平台的第二模块的示意图。图7为图6的多功能同步辐射微聚焦样品控制平台的第二模块的爆炸示意图。结合图6和图7可知，本实用新型的第二模块包括沿Z轴自下而上依次螺接的第二转接块顶板212、第三倾角位移台213、第四倾角位移台214和第三转接块底板215。图8为根据图2的多功能同步辐射微聚焦样品控制平台的第三模块的示意图。图9为图8的多功能同步辐射微聚焦样品控制平台的第三模块的爆炸示意图。结合图8和图9可知，本实用新型的第三模块包括沿Z轴自下而上依次螺接的第三转接块顶板216和样品架217。
[0026]结合图2-图9可知，本实用新型的多功能同步辐射微聚焦样品控制平台包括多个运动控制器、转接块和样品架217。运动控制器包括沿Z轴自下而上依次设置的第一 Y向移动平台201、第一 X向移动平台202、Ζ向移动平台203、第一倾角位移台204、第二倾角位移台205、旋转台206、第二 Y向移动平台209、第二 X向移动平台210、第三倾角位移台213和第四倾角位移台214，其中，Χ、Υ、Ζ向移动平台均沿图1中所示的坐标轴方向设置，第一倾角位移台204和第四倾角位移台214均沿Y轴方向设置，第二倾角位移台205和第三倾角位移台213均沿X轴方向设置。转接块包括第一转接块、第二转接块和第三转接块，其中，第一转接块包括沿Z轴方向自下而上叠置的第一转接块底板207和第一转接块顶板208，第二转接块包括沿Z轴方向自下而上叠置的第二转接块底板211和第二转接块顶板212，第三转接块包括Z轴方向自下而上叠置的第三转接块底板216和第三转接块顶板215。第一转接块夹置于旋转台206和第二 Y向移动平台209之间，第一转接块底板207与旋转台206螺接，第一转接块顶板208与第二 Y向移动平台209螺接。第二转接块夹置于第二 X向移动平台210和第三倾角位移台213之间，第二转接块底板211与第二 X向移动平台210螺接，第二转接块顶板212与第三倾角位移台螺接。第三转接块夹置于第四倾角位移台214和样品架217之间，第三转接块底板216与第四倾角位移台214螺接，第三转接块顶板215与样品架217螺接。各个转接块的两个部分之间为活动连接(可拆卸连接)，比如，第一转接块底板207与第一转接块顶板208为活动连接，第一转接块顶板208可以固定在第一转接块底板207上或者从第一转接块底板207上取下；第二转接块顶板212可以固定在第二转接块底板211上或者从第二转接块底板211上取下；第三转接块顶板216可以固定在第三转接块底板215上或者从第三转接块底板215上取下。由于本实用新型所采用的运动控制器和转接块均为现有产品，在此不再详述，仅对其位置关系进行详细说明。
[0027]样品控制平台最下方的第一 Y向移动平台201具有高负载、大行程的特点，可控制样品仅沿Y方向移动。高负载的