一种应用于强磁场下样品信号测量的信号探测杆的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种应用于强磁场下样品信号测量的信号探测杆，包括角度调节刻度盘、探测杆尾部支架、信号接头、不锈钢导管、探测杆头部、位移调节螺杆和位移调节旋钮；其中探测杆头部包括信号探针、旋转样品台、旋转轴、传动轴、传动杆、限位槽、限位轴和探测杆头部支架；信号探针固定在所述旋转样品台上，旋转样品台通过所述旋转轴固定在探测杆头部支架上，传动杆通过传动轴和旋转样品台相连，旋转样品台和旋转轴紧密配合且可自由转动；传动杆和探测杆头部支架配合紧密且可自由滑动；限位槽和限位轴配合，用于限制所述传动杆的纵向移动距离。本实用新型的空间利用率高、调节精度高，通过限位槽和限位轴防止旋转样品台过度旋转，稳定性和耐用性都大大增强。
【专利说明】一种应用于强磁场下样品信号测量的信号探测杆
【技术领域】
[0001]本实用新型属于脉冲强磁场下的微弱信号测量领域，更具体地，涉及一种应用于强磁场下样品信号测量的信号探测杆。
【背景技术】
[0002]强磁场作为一种重要的极端条件，在科学研究中有着重大的意义，在强磁场实验领域产生过多项诺贝尔奖。近年来我国也建成了大型强磁场实验室，即武汉脉冲强磁场中心。
[0003]脉冲强磁场测量是在强磁场、极低温(最低至50mK)、高压力等极端条件下进行的实验，同时可以利用的测量空间非常狭小且测量时伴随着较强的机械振动。由于以上种种限制，强磁场下样品信号测量中信号探测杆的设计和制作便成为了一个重要的环节，直接影响实验结果的好坏。其中，带旋转样品台的信号探测杆在强磁场测量中尤其重要，其在三维费米面、拓扑绝缘体表面态等当前热点研究中有着极其重要的应用。
[0004]目前美国、法国、日本等大型强磁场中心使用的带旋转样品台的样品信号探测杆传动结构如图1所示，样品台10和角度调节旋钮8上各有一个微型传动轮，它们通过细尼龙线9传动。转动探测杆末端的角度调节旋钮就可以带动探测杆头部的样品台10转动。然而，此方式有空间利用率低、角度调节精度差、易损坏等缺陷。并且由于武汉脉冲强磁场中心的磁体孔径相对较小(最小的可用于测量的孔径只有7mm)，其空间利用率低的缺陷影响尤其明显。
实用新型内容
[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种应用于强磁场下样品信号测量的信号探测杆，其目的在于提高空间利用率、提高角度调节精度和增强稳定性和耐用性，由此解决现有技术中信号探测杆的空间利用率低、角度调节精度差、易损坏的技术问题。
[0006]本实用新型提供了一种应用于强磁场下样品信号测量的信号探测杆，包括角度调节刻度盘、探测杆尾部支架、信号接头、不锈钢导管、探测杆头部、位移调节螺杆和位移调节旋钮；其中探测杆尾部支架由不锈钢四通制成，其横向两端分别固定了五个信号接头，纵向两端分别固定角度调节刻度盘和不锈钢导管，探测杆尾部支架固定不锈钢导管的一侧是真空KF法兰结构，实验时通过真空KF法兰连接到特制设备上，不锈钢导管和探测杆头部都插入设备中，设备内部是高真空、极低温、强磁场等极端测量环境，其余部分则暴露在外界环境中；探测杆头部固定在不锈钢导管的另一端；位移调节螺杆固定在传动杆末端；位移调节旋钮固定在角度调节刻度盘内部，它们可以同步转动，位移调节旋钮有内螺纹结构和位移调节螺杆匹配，转动位移调节旋钮即可使位移调节螺杆产生纵向移动；所述探测杆头部包括信号探针、旋转样品台、旋转轴、传动轴、传动杆、限位槽、限位轴和探测杆头部支架；所述信号探针固定在所述旋转样品台上，所述旋转样品台通过所述旋转轴固定在探测杆头部支架上,所述传动杆通过所述传动轴和所述旋转样品台相连,所述旋转样品台和所述旋转轴紧密配合且可自由转动；所述传动杆和所述探测杆头部支架配合紧密且可自由滑动；限位槽的宽度和限位轴的外直径匹配，限位轴沿直径方向穿过并固定传动杆上，其两端露出传动杆，露出部分嵌入限位槽并可在限位槽中自由滑动；所述限位槽和所述限位轴配合，用于限制所述传动杆的纵向移动距离。
[0007]其中，所述旋转样品台的材料或所述探测杆头部支架的材料为聚醚醚酮。
[0008]其中，所述传动杆分为上下两段，两段紧密固定在一起构成一根完整的长传动杆，靠近探测杆头部的一段纵向长度和所述探测杆头部支架的纵向长度相等，该部分的材料为聚醚醚酮；靠近探测杆尾部的一段的材料为不锈钢管。
[0009]其中，所述位移调节旋钮的中心为内螺纹结构，与所述位移调节螺杆匹配，所述位移调节螺杆固定在所述传动杆的尾部，转动所述位移调节旋钮时，可使所述传动杆产生纵向位移；所述传动杆的纵向移动会带动所述旋转样品台转动。
[0010]本实用新型能够产生如下技术效果:(I)本实用新型通过一根很细的传动轴带动旋转样品台转动，旋转样品台的面积没有丝毫的减少。空间越小越容易集中磁场，因此提高了空间利用率。(2)本实用新型中传动杆的材料与探测杆支架(包括头部支架和尾部支架)和不锈钢导管完全相同，几乎可以忽略热胀冷缩的影响，所以具有很高的调节精度。(3)本实用新型使用不锈钢管和聚醚醚酮为材料制成传动杆，同时设计了限位槽和限位轴防止旋转样品台过度旋转，稳定性和耐用性都大大增强。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是现有技术提供的应用于强磁场下样品信号测量的信号探测杆的传动结构示意图；
[0012]图2是本实用新型提供的应用于强磁场下样品信号测量的信号探测杆的结构示意图；
[0013]图3是本实用新型提供的应用于强磁场下样品信号测量的信号探测杆中探测杆头部的结构示意图；
[0014]图4是本实用新型提供的应用于强磁场下样品信号测量的信号探测杆的传动结构示意图。
[0015]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中:1为角度调节刻度盘；2为探测杆尾部支架；3为信号接头；4为不锈钢导管；5为探测杆头部；51为信号探针，52为旋转样品台，53为旋转轴，54为传动轴，55为传动杆，56为限位槽，57为限位轴；58为探测杆头部支架，6为位移调节螺杆；7为位移调节旋钮；8为角度调节旋钮；9为传动尼龙线；10为样品台。
【具体实施方式】
[0016]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。[0017]本实用新型应用于脉冲强磁场下的微弱信号测量，具体涉及到一种可以满足强磁场下样品信号测量需求的带旋转样品台的信号探测杆。
[0018]如图2所示，本实用新型提供的应用于强磁场下样品信号测量的信号探测杆包括:角度调节刻度盘1、探测杆尾部支架2、信号接头(BNC) 3、不锈钢导管4、探测杆头部5、位移调节螺杆6和位移调节旋钮7 ;其中探测杆尾部支架2由不锈钢四通制成，其横向两端分别固定了五个信号接头3，纵向两端分别固定角度调节刻度盘I和不锈钢导管4，探测杆尾部支架2固定不锈钢导管4的一侧是真空KF法兰结构，实验时通过真空KF法兰连接到特制设备上，不锈钢导管4和探测杆头部5都插入设备中，设备内部是高真空、极低温、强磁场等极端测量环境，其余部分则暴露在外界环境中；探测杆头部5固定在不锈钢导管4的另一端；位移调节螺杆6固定在传动杆55末端；位移调节旋钮7固定在角度调节刻度盘I内部，它们可以同步转动，位移调节旋钮7有内螺纹结构和位移调节螺杆6匹配，转动位移调节旋钮7即可使位移调节螺杆6产生纵向移动；角度调节刻度盘I用于精确调节旋转样品台52的旋转角度。信号接头(BNC) 3用于输出和反馈从探测杆头部采集到的如温度、磁场、样品信号等信息。不锈钢导管4连接探测杆头部和探测杆尾部支架，它是由薄壁无磁不锈钢管制成，信号线和传动杆55都从其内部穿过；探测杆头部5是探测杆的核心部位，上面集合了各种传感器和样品台，可以采集环境中的温度、磁场和样品信号等信息。
[0019]如图3所示探测杆头部5包括信号探针51、旋转样品台52、旋转轴53、传动轴54、传动杆55、限位槽56、限位轴57和探测杆头部支架58，信号探针51固定在旋转样品台上，使用时与样品相连，用来采集样品信号；旋转样品台52用于固定样品，通过转动旋转样品台52可以调节样品与外界磁场的夹角大小；旋转样品台52通过旋转轴53固定在探测杆头部支架58上，旋转样品台52和旋转轴53配合紧密但可以自由转动；传动轴54两端分别连接旋转样品台52和传动杆55，其作用是把传动杆55的纵向移动转变成旋转样品台52的轴向转动；传动杆55和探测杆头部支架58配合紧密但是可以自由滑动；限位槽56和限位轴57配合，可以限制传动杆55的纵向移动距离，从而避免传动杆55过度移动时拉扯或者挤压旋转样品台52，对样品台起到了很好地保护作用。其中，信号探针51用铜镀金针制成；旋转轴53、传动轴54和限位轴57用无磁不锈钢细柱制成；旋转样品台52、探测杆头部支架58可以采用特种工程塑料聚醚醚酮制成，聚醚醚酮具有耐低温、耐腐蚀、机械强度高、韧性强等优点；传动杆55由聚醚醚酮和不锈钢制成，靠近探测杆头部的部分是聚醚醚酮，此部分纵向长度和探测杆头部支架58纵向长度相同，其余部分则由细无磁不锈钢管制成。
[0020]如图4所示，本实用新型中，位移调节旋钮7中心为内螺纹结构和位移调节螺杆6匹配，位移调节螺杆6固定在传动杆55尾部，转动位移调节旋钮7时，可以使传动杆55产生纵向位移；传动杆55通过传动轴54和旋转样品台52相连，旋转样品台52通过旋转轴53固定在探测杆头部支架58上，因此传动杆55的纵向移动会带动旋转样品台52转动；因此通过转动位移调节旋钮7就可以实现旋转样品台的转动，同时角度调节刻度盘I和位移调节旋钮7是固定在一起的，通过角度调节刻度盘I上的刻度值，可以精确控制位移调节旋钮7的转动,从而达到精确控制旋转样品台52转动的目的。
[0021]本实用新型与国外现有同类装置对比有以下优点:(1)空间利用率高，在国外现有装置结构中，由于样品台10上附带有微型传动轮，使得样品台10可用部分面积大大减小，而本实用新型通过一根很细的传动轴54带动旋转样品台52转动，旋转样品台52的面积没有丝毫的减少。提高空间利用率使得本实用新型可以做到在很小的空间内使用，空间越小越容易集中磁场，因此提高空间利用率有很重要的意义。(2)角度调节精度高，现有装置通过尼龙线9带动样品台10转动，由于尼龙线9的热胀冷缩系数与探测杆支架(包括头部支架58和尾部支架2)和不锈钢导管4不同，而实际测量中温度变化很大，所以此方式角度调节精度很差。而本实用新型中传动杆55的材料与探测杆支架(包括头部支架58和尾部支架2)和不锈钢导管4完全相同，几乎可以忽略热胀冷缩的影响，所以具有很高的精度。
(3)稳定性和耐用性强，现有装置使用尼龙线9带动样品台10转动，尼龙线9低温下容易断裂，而且由于强磁场测量往往伴随着较为强烈的机械振动，所以此结构容易损坏。本实用新型设计使用不锈钢管和聚醚醚酮为材料制成传动杆55，同时设计了限位槽56和限位轴57防止旋转样品台52过度旋转，稳定性和耐用性都大大增强。
[0022]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种应用于强磁场下样品信号测量的信号探测杆，包括角度调节刻度盘(I)、探测杆尾部支架(2)、信号接头(3)、不锈钢导管(4)、探测杆头部(5)、位移调节螺杆(6)和位移调节旋钮(7);探测杆尾部支架(2)的横向两端分别固定了五个信号接头(3)，纵向两端分别固定角度调节刻度盘(I)和不锈钢导管(4)，探测杆头部(5)固定在不锈钢导管(4)的另一端；位移调节旋钮(7)有内螺纹结构并与位移调节螺杆(6)匹配；其特征在于，所述探测杆头部(5)包括信号探针(51)、旋转样品台(52)、旋转轴(53)、传动轴(54)、传动杆(55)、限位槽(56)、限位轴(57)和探测杆头部支架(58)； 所述信号探针(51)固定在所述旋转样品台(52)上，所述旋转样品台(52)通过所述旋转轴(53)固定在探测杆头部支架(58)上，所述传动杆(55)通过所述传动轴(54)和所述旋转样品台(52)相连，所述旋转样品台(52)和所述旋转轴(53)紧密配合且可自由转动；所述传动杆(55)和所述探测杆头部支架(58)配合紧密且可自由滑动；限位槽(56)的宽度和限位轴(57)的外直径匹配，限位轴(57)沿直径方向穿过并固定传动杆(55)上，其两端露出传动杆(55)，露出部分嵌入限位槽(56)并可在限位槽(56)中自由滑动；所述限位槽(56)和所述限位轴(57)配合，用于限制所述传动杆(55)的纵向移动距离。
2.如权利要求1所述的信号探测杆，其特征在于，所述旋转样品台(52)的材料或所述探测杆头部支架(58)的材料为聚醚醚酮。
3.如权利要求1所述的信号探测杆，其特征在于，所述传动杆(55)分为上下两段，两段紧密固定，靠近探测杆头部的一段纵向长度和所述探测杆头部支架(58)的纵向长度相等，该部分的材料为聚醚醚酮；靠近探测杆尾部的一段的材料为不锈钢管。
4.如权利要求1所述的信号探测杆，其特征在于，所述位移调节旋钮(7)的中心为内螺纹结构，与所述位移调节螺杆(6)匹配，所述位移调节螺杆(6)固定在所述传动杆(55)的尾部，转动所述位移调节旋钮(7)时，可使所述传动杆(55)产生纵向位移；所述传动杆(55)的纵向移动会带动所述旋转样品台(52)转动。
【文档编号】G01D3/00GK203704948SQ201420018936
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年1月13日 优先权日:2014年1月13日
【发明者】左华坤, 夏正才, 李亮 申请人:华中科技大学