一种真空腔体内膜材料辐照装置

1.本发明涉及一种辐照实验及生产装置，尤其是涉及一种真空腔体内膜材料辐照装置，属于重离子微孔膜及其它膜材料的实验及生产领域。


背景技术：

2.重离子微孔膜是世界上最精密的微孔过滤膜，它是一种多孔的塑料薄膜，薄膜上面设置有密密麻麻的小孔，每一个小孔形状和尺寸几乎相同。重离子微孔膜通常采用高能加速器提供的重离子打孔，重离子打孔是重离子微孔膜生产工艺中最为关键的一环，所以在重离子微孔膜的生产中离子束辐照是非常重要的一个生产步骤。
3.然而，在目前的辐照生产中，还没有在真空腔体内的用于辐照的简便小型化装置，在高密度、高质量的重离子微孔膜及其它要求在真空腔体内进行辐照的材料具有很大的局限性。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够生产出高密度、高质量重离子微孔膜的真空腔体内膜材料辐照装置。
5.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
6.一种真空腔体内膜材料辐照装置，其包括：设置在真空腔体内的静态膜辐照装置和动态膜辐照装置；所述静态膜辐照装置中设置有待辐照的单张微孔膜，用于对当前辐照环境进行验证；所述动态膜辐照装置中设置有待辐照的微孔膜膜卷，用于在当前辐照环境验证符合要求后，对待加工的微孔膜膜卷进行离子束辐照。
7.进一步，所述静态膜辐照装置包括静态膜辐照连接装置、支撑装置以及膜材料夹紧装置；所述静态膜辐照连接装置用于实现所述静态膜辐照装置与所述真空腔体的可拆卸连接；所述支撑装置与所述静态膜辐照连接装置下端相连，并插设在所述真空腔体内；所述膜材料夹紧装置可拆卸地设置在所述支撑装置上，用于夹紧待加工的单张微孔膜。
8.进一步，所述静态膜辐照连接装置包括第一连接法兰和连接法兰支撑体，所述第一连接法兰用于与所述真空腔体上的真空腔体法兰连接；所述连接法兰支撑体紧固设置在所述第一连接法兰另一侧，其下端用于连接所述支撑装置。
9.进一步，所述支撑装置包括两个支撑底座以及设置在两个所述支撑底座之间的装置支架；所述装置支架由4个立柱组成，分别设置于两个所述支撑底座的四角部；两所述支撑底座内壁设置有凹槽，用于实现所述膜材料夹紧装置的自由抽插。
10.进一步，所述膜材料夹紧装置包括膜板架和压膜架，所述膜板架用于放置待加工的单张微孔膜；所述压膜架用于将放置的单张微孔膜固定在所述膜板架上。
11.进一步，所述膜板架包括膜板边框和下滑导轨，且所述膜板边框内用于放置单张微孔膜，所述下滑导轨设置在所述膜板边框两端，用于插设在两所述支撑底座的凹槽内。
12.进一步，所述动态膜辐照装置包括膜材料自动收放装置和束流探测装置；所述膜
材料自动收放装置固定设置在所述真空腔体上，用于对待加工的微孔膜膜卷进行自动收放；所述束流探测装置设置在待加工的微孔膜膜卷后方，用于探测重离子束流穿透膜后的流强大小，并根据流强大小，对所述膜材料自动收放装置进行连锁，使得重离子束流强度与膜材料运动速度匹配。
13.进一步，所述膜材料自动收放装置包括第二连接法兰、收料卷轴、收料膜卷、放料卷轴、放料膜卷、第一连接杆、第二连接杆、机械传动装置、伺服电机、控制装置；所述伺服电机通过所述第二连接法兰固定设置在所述真空腔体内，用于根据所述控制装置发送的控制信号对所述机械传动装置进行控制；所述机械传动装置通过所述第一连接杆和第二连接杆设置在所述第二连接法兰的另一侧，用于在所述伺服电机的控制下对所述收料卷轴和放料卷轴进行驱动，带动所述收料膜卷对放料膜卷进行自动收放料。
14.进一步，所述机械传动装置包括主动传动杆和被动传动杆；所述主动传动杆上间隔设置第一收料卷轴和第一放料卷轴，所述被动传动杆上间隔设置第二收料卷轴和第二放料卷轴，且所述第一收料卷轴和第一放料卷轴分别与所述第二收料卷轴和第二放料卷轴对称设置，用于卡设所述收料膜卷和放料膜卷。
15.进一步，所述束流测探装置包括束流流强探测器、连接装置以及数据采集装置；所述束流流强探测器通过所述连接装置固定设置在所述真空腔体内微孔膜膜卷后方，用于探测重离子束流穿透膜后在预设探测点的流强大小，并根据周边的探测点分布，分析束斑的分布范围；所述数据采集装置用于采集所述束流流强探测器的探测数据，为所述膜材料自动收放装置的运动控制提供连锁依据。
16.本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
17.1、本发明通过设置静态膜辐照装置和动态膜辐照装置，首先采用静态膜辐照装置对当前辐照环境进行验证，当符合要求时，采用动态膜辐照装置进行自动微孔膜制备，结构简单、实用，可用于膜材料辐照实验或重离子微孔膜小批量试生产，成本低廉、可弥补小批量生产及实验时的经费不足问题。
18.2、本发明由于静态膜辐照装置中膜材料夹紧装置在支撑装置内可以自由抽查，当辐照环境改变时，可以方便的对微孔膜材料进行更换，且操作简单。
19.3、本发明由于动态膜辐照装置可以实现膜材料的自动收放，且能够根据当前束流大小调节膜材料的收放速度，使得膜材料运动速度与束流强度相匹配，保证了膜材料辐照的准确度。
20.综上所述，本发明可以广泛应用于重离子微孔膜的辐照及其它相似的材料实验及生产中。
附图说明
21.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
22.图1是本发明实施例提供的静态真空腔体内膜材料辐照装置；
23.图2是本发明实施例提供的静态膜辐照装置的结构示意图；
24.图3是本发明实施例提供的膜板；
25.图4是本发明实施例提供的压膜架；
26.图5是本发明实施例提供的膜材料自动收放装置结构示意图；
27.图6是本发明实施例提供的机械传动装置结构示意图；
28.图7是本发明实施例提供的束流流强探测分布图；
29.图中各附图标记如下：
30.1、真空腔体；2、静态膜辐照装置；21、静态膜辐照连接装置；211、第一连接法兰；212、连接法兰支撑体；2121、支撑板；2122、辅助支撑板；22、支撑装置；221、支撑底座；222、装置支架；23、膜材料夹紧装置；231、膜板架；232、压膜架；2311、膜板边框；2312、下滑导轨；3、动态膜辐照装置；31、膜材料自动收放装置；310、第二连接法兰；311、收料卷轴；3111、第一收料卷轴；3112、第二收料卷轴；312、放料膜卷；313、放料卷轴；3131、第一放料卷轴；3132、第二放料卷轴；3133、气动伸缩杆；314、收料膜卷；315、第一连接杆；316、第二连接杆；317、机械传动装置；3171、主动传动杆；3172、被动传动杆；318、伺服电机；319、控制装置；32、束流探测装置；321、束流流强探测器；322、连接装置；323、数据采集装置。
具体实施方式
31.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
33.基于目前的辐照生产中，对真空腔体内膜材料进行辐照的局限性，本发明的一些实施例提供了一种真空腔体内膜材料辐照装置，设置在真空腔体内的静态膜辐照装置和动态膜辐照装置；所述静态膜辐照装置中设置有待辐照的单张微孔膜，用于对当前辐照环境进行验证；所述动态膜辐照装置中设置有待辐照的微孔膜膜卷，用于在当前辐照环境验证符合要求后，对待辐照的微孔膜膜卷进行离子束辐照。首先采用静态膜辐照装置对当前辐照环境进行验证，当符合要求时，采用动态膜辐照装置进行自动微孔膜制备，结构简单、实用，可用于膜材料辐照实验或重离子微孔膜小批量试生产，成本低廉、可弥补小批量生产及实验时的经费不足问题。
34.实施例1
35.如图1所示，本实施例提供一种真空腔体内膜材料辐照装置，其包括：设置在真空腔体1内的静态膜辐照装置2和动态膜辐照装置3。其中，静态膜辐照装置2中设置有待辐照的单张重离子微孔膜或其他膜材料，用于对当前辐照环境进行验证；动态膜辐照装置3中设置有待辐照的重离子微孔膜或其他膜材料的膜卷，用于在当前辐照环境验证符合要求后，对待辐照的重离子微孔膜或其他膜材料的膜卷进行离子束辐照。
36.优选地，如图2所示，静态膜辐照装置2包括静态膜辐照连接装置21、支撑装置22以及膜材料夹紧装置23。其中，静态膜辐照连接装置21用于实现静态膜辐照装置2与真空腔体
1的可拆卸连接；支撑装置22与静态膜辐照连接装置21下端相连，并插设在真空腔体1内；膜材料夹紧装置23可拆卸地设置在支撑装置22上，用于夹紧待加工的单张重离子微孔膜或其他膜材料。
37.优选地，静态膜辐照连接装置21包括第一连接法兰211和连接法兰支撑体212，第一连接法兰211用于与真空腔体1上的真空腔体法兰连接；连接法兰支撑体212紧固设置在第一连接法兰211另一侧，其下端用于连接支撑装置22。
38.优选地，连接法兰支撑体212包括两个支撑板2121，两个支撑板2121的两端分别连接静态膜辐照连接法兰211和支撑装置22，且两个支撑板2121之间设置有辅助支撑板2122。
39.优选地，支撑装置22包括两个支撑底座221以及设置在两个支撑底座221之间的装置支架222。其中，装置支架222由4个立柱组成，分别设置于两个支撑底座221的四角部；两支撑底座221内壁设置有凹槽，用于实现膜材料夹紧装置23的自由抽插，实现可拆卸。
40.优选地，如图3、图4所示，膜材料夹紧装置23包括膜板架231和压膜架232，膜板架231用于放置待加工的单张重离子微孔膜及其它膜材料；压膜架232用于将放置的重离子微孔膜及其它膜材料固定在膜板架231上，使其不能动摇。
41.优选地，膜板架231包括膜板边框2311和下滑导轨2312，且膜板边框2311内用于放置重离子微孔膜及其它膜材料，下滑导轨2312设置在膜板边框2311两端，用于插设在两支撑底座221的凹槽内。
42.优选地，如图1所示，动态膜辐照装置3包括本实施例也提供一种真空腔体内膜材料辐照装置，其包括：膜材料自动收放装置31和束流探测装置32。其中，膜材料自动收放装置31固定设置在真空腔体1上，用于对待加工的重离子微孔膜或其他膜材料的膜卷进行自动收放；束流探测装置32设置在待加工的重离子微孔膜或其他膜材料的膜卷后方，用于探测重离子束流穿透膜后的流强大小，并根据该流强大小，对膜材料自动收放装置31进行运动连锁，使得重离子束流强度与膜材料运动速度匹配。
43.优选地，如图5所示，膜材料自动收放装置31包括第二连接法兰310、收料卷轴311、放料膜卷312、放料卷轴313、收料膜卷314、第一连接杆315、第二连接杆316、机械传动装置317、伺服电机318和控制装置319。其中，伺服电机318通过第二连接法兰310固定设置在真空腔体1内，用于根据控制装置319发送的控制信号对机械传动装置317进行控制；机械传动装置317通过第一连接杆315和第二连接杆316设置在第二连接法兰310的另一侧，用于在伺服电机318的控制下对收料卷轴311和放料卷轴313进行驱动，进而带动收料膜卷314和放料膜卷312，实现重离子微孔膜及其它膜材料的自动放置或收回。
44.优选地，如图6所示，机械传动装置317包括主动传动杆3171和被动传动杆3172。其中，主动传动杆3171上间隔设置第一收料卷轴3111和第一放料卷轴3131，被动传动杆3172上间隔设置第二收料卷轴3112和第二放料卷轴3132，且第一收料卷轴3111和第一放料卷轴3131分别与第二收料卷轴3112和第二放料卷轴3132对称设置，用于卡设待辐照的膜卷。
45.优选地，第二收料卷轴3112和第二放料卷轴3132为可伸缩结构，例如，在第二收料卷轴3112和第二放料卷轴3132中设置有气动伸缩杆3133，能够自动伸缩，便于对待辐照的放料膜卷312和收料膜卷314进行拆卸。例如，需要取膜卷的时候，气动伸缩杆3133向后气动收缩，将膜卷取下，当需要放膜卷的实收，气动伸缩杆3133向前气动夹紧，将膜卷固定。
46.优选地，束流测探装置32包括束流流强探测器321、连接装置322以及数据采集装
置323。其中，束流流强探测器321通过连接装置322固定设置在真空腔体内的膜材料后方，用于探测重离子束流穿透膜后的预设探测点的流强大小，并根据周边的探测点分布，分析束斑的分布范围；数据采集装置323用于采集束流流强探测器321的探测数据，为膜材料自动收放装置31的运动控制提供连锁依据。
47.如图7所示，束流流强探测器321由分布在一个平面上的多个探测点组成，每个探测点探测到的数据都由数据采集装置323进行采集，如果5个点的流强数据基本一样，可认为束流分布的均匀性达到要求，如相差过大，则可认为束流均匀度出现偏差，可根据具体的探测点的流强数据，进行束流调节。
48.上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。