一种用于小角中子散射谱仪的探测器定位装置的制作方法

本实用新型属于中子散射原位自动化测量技术领域，具体涉及一种用于小角中子散射谱仪的探测器定位装置。

背景技术：

小角中子散射技术在软物质、合金等材料领域研究中，有广泛应用和独特优势。利用中子对于轻元素的辨识能力，小角中子散射技术结合同位素替换方法在软物质结构解析、动力学，分子链机理等研究中起到过关键作用。然而准确监控并获取“样品到探测器距离”是小角中子散射实验过程的重要环节,关系到实验的精度和效率。由于小角中子散射谱仪的探测器在真空腔中，无法直接观测其具体位置，伺服电机控制探测器前后移动中出现的丢步、失去连接等情况会引来“样品到探测器距离”失准的情况。为了获取准确的散射矢量，急需研制一套能够实现实时显示“样品到探测器距离”的装置。利用高精度位置传感器结合定位标尺，可以实现实时准确显示探测器定位，并标定出样品到探测器距离”，为小角中子散射实验提供新的便利。

目前，国内中子散（衍）射技术处于起步阶段，尚未发现有公司针对中子散（衍）射谱仪设计研发此类具备实时准确显示探测器定位的配套装置。而X射线由于探测器在真空腔体外，不需要类似装置，也确未发现有基于同步辐射光源和商用光源的类似探索。国际上部分小角中子散射平台上通常也是利用伺服电机位置信号作为判断依据，但是都存在上述的问题，在伺服电机出错需要断电的情况下，位置归零会浪费大量宝贵的实验时间。仅用伺服电机位置信号也无法实现直观实时探测器定位和“样品到探测器距离”获取。

目前，亟需发展一种用于小角中子散射谱仪的探测器定位装置，该探测器定位装置能够在小角中子散射实验前，实验过程中，实验后对探测器做准确定位和对“样品到探测器距离”参数做实时获取，为小角中子散射实验提供极大便利。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于小角中子散射谱仪的探测器定位装置。

本实用新型的用于小角中子散射谱仪的探测器定位装置，其特点是：所述的探测器定位装置包括拉线传感器、航空插头、计算机、步进电机、传送带、活动滑块、LED指示灯、导轨、轴承和标尺；所述的拉线传感器连接到位于真空腔中的探测器上，并通过航空插头与外部的计算机通讯连接，同时，计算机与步进电机通讯连接，计算机接收拉线传感器信号并向步进电机发送指令，控制步进电机运动；

所述的步进电机和轴承之间安装有环形的传送带，传送带的环形中心位置处固定有驱动导轨，滑块的一端固定在传送带上，滑块的另一端固定在驱动导轨上，步进电机驱动传送带带动滑块沿驱动导轨直线运动；

所述的标尺标有刻度，与驱动导轨平行放置；

所述的活动滑块上装有LED指示灯，LED指示灯为箭头型，箭头指示标尺的位置，箭头反应探测器的实时位置。

所述的拉线传感器、航空插头、传送带、活动滑块、导轨、轴承、标尺的材料为抗中子活化的金属材料。

所述的传送带的材料为橡胶。

所述的小角中子散射谱仪为反应堆中子源或散裂中子源。

本实用新型的用于小角中子散射谱仪的探测器定位装置具有以下特点：

1.装置采用拉线传感器连接到需要标定的探测器真空腔中的探测器上，并通过航空插头与外部的计算机信号连接，可以获取实时的探测器准确位置信号，极大地增加直观性和减少误操作的可能；如果采用伺服电机控制探测器前后移动中出现的丢步、失去连接等情况会引来“样品到探测器距离”失准的情况；

2.装置中的拉线传感器、航空插头、传送带、活动滑块、导轨、轴承和标尺的材料为不锈钢、铝、镉等抗中子活化的金属材料加工而成；传送带为橡胶制品，保证中子散射实验后装置的安全性；

3.装置中的步进电机、轴承和传送带能够实现闭环运动，滑动导轨可以精确控制活动滑块的位置，LED指示灯能够通过标尺直观显示活动滑块的位置；

4.装置中的小角中子散射谱仪所使用的中子源可以采用反应堆中子源或散裂中子源。

本实用新型的用于小角中子散射谱仪的探测器定位装置的主要工作过程如下：

a.将本实用新型的用于小角中子散射谱仪的探测器定位装置安装到小角中子散射实验线站上，利用航空插头将电源线和信号线连入小角中子散射谱仪的探测器真空腔中；将标尺平行固定在小角中子散射谱仪的探测器的真空腔外表面；

b.开启控制电源，开启LED指示灯开关，设置相应的步进电机程序；

c.打开计算机中的位移控制程序，先将小角中子散射谱仪的探测器移动到零位，调节LED指示灯与零位对应，并通过计算机设定拉线传感器信号与实际位置的对应关系，计算机接收拉线传感器信号并通过位移控制程序向步进电机发送指令，控制步进电机旋转，步进电机驱动传送带带动滑块沿驱动导轨直线运动；

d.通过计算机的位移控制程序，调节实验所需要的“样品到探测器距离”参数，探测器开始运动，观察到探测器腔外的LED指示灯沿着导轨移动，LED指示灯指示实时、准确位置信息；当探测器移动到指定位置，LED指示灯停止移动，LED指示灯指出位置信息，通过标尺反应出 “样品到探测器距离”；

本实用新型的用于小角中子散射谱仪的探测器定位装置能够实现与小角中子散射联用，并通过LED指示灯通过指示准确标定过的标尺提供探测器运动前、后、过程中的实时、准确位置信息，快速地获取“样品到探测器距离”参数。克服了小角中子散射探测器在真空腔中而无法直接观测其具体位置的限制。具有安装简易、容易拆卸、实时观测、精确、自动化、节省人力等优点，适合于小角中子散射谱仪需要时常变换样品到探测器距离”参数的使用条件，为小角中子散射实验提供新的便利。

附图说明

图1为本实用新型的用于小角中子散射谱仪的探测器定位装置的结构图；

图中，1.拉线传感器 2.航空插头 3.计算机 4.步进电机 5.传送带 6.活动滑块 7.LED指示灯 8.导轨 9.轴承 10.标尺。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例详细说明本实用新型。

如图1所示，本实用新型的用于小角中子散射谱仪的探测器定位装置包括拉线传感器1、航空插头2、计算机3、步进电机4、传送带5、活动滑块6、LED指示灯7、导轨8、轴承9和标尺10；所述的拉线传感器1连接到位于真空腔中的探测器上，并通过航空插头2与外部的计算机3通讯连接，同时，计算机3与步进电机4通讯连接，计算机3接收拉线传感器1信号并向步进电机4发送指令，控制步进电机4运动；

所述的步进电机4和轴承9之间安装有环形的传送带5，传送带5的环形中心位置处固定有驱动导轨8，滑块6的一端固定在传送带5上，滑块6的另一端固定在驱动导轨8上，步进电机4驱动传送带5带动滑块6沿驱动导轨8直线运动；

所述的标尺10标有刻度，与驱动导轨8平行放置；

所述的活动滑块6上装有LED指示灯7，LED指示灯7为箭头型，箭头指示标尺10的位置，箭头反应探测器的实时位置。

所述的拉线传感器1、航空插头2、传送带5、活动滑块6、导轨8、轴承9、标尺10的材料为抗中子活化的金属材料，可以为不锈钢、铝、镉等材料。

所述的传送带5的材料为橡胶。

所述的小角中子散射谱仪为反应堆中子源或散裂中子源。

实施例1

小角中子散射实验研究硅橡胶纳米复合材料。

实验目的：

硅橡胶纳米复合材料由高分子基体、纳米填充粒子、硫化剂和结合胶等组成。因其耐高温、耐低温、抗辐照、耐臭氧、生理惰性、电气绝缘等其他橡胶无法比拟的优异性质，得到国防工业、航空航天、医疗卫生、材料研究等领域广泛运用。为了全面检测硅橡胶纳米复合材料体系宽尺度特性，小角中子散射手段可以在很宽的范围内测试体系中10 纳米左右的初级粒子融合为100-300纳米的聚集体。本实验旨在利用小角中子散射谱仪的测试极限（1-500纳米），对应的“样品到探测器距离”为1米，5米和11米三个条件的组合，测试硅橡胶纳米复合材料系散射信号，并获得重要的微结构参数，帮助理解硅橡胶纳米复合材料系微结构与宏观力学性能的关联，并指导材料的配方调控。

实验过程：

采用50份的硅橡胶纳米复合材料体系，制备成1 毫米厚，12毫米宽，12 毫米的片状样条，室温下放置在小角中子散射谱仪的样品台。设置小角中子散射控制程序到准备测试的状态。首先设置小角中子散射谱仪的“样品到探测器距离”为11米（初始位置），启动小角中子散射谱仪的控制程序，探测器开始移动，带动拉线传感器1运动，通过航空插头2将信号传输到计算机3；计算机3控制步进电机4转动带动传送带5滑动；活动滑块6上的LED指示灯随之移动相应距离，探测器移动到制定的11米处时，LED指示灯6停止运动，且指示在标尺10的11米位置。实验条件具备，开始11米条件下的小角中子散射测试工作。等11米处实验测试完成，设置小角中子散射谱仪的“样品到探测器距离”为5米，启动小角中子散射谱仪的控制程序，探测器开始移动，探测器定位装置的LED指示灯6随之移动，探测器移动到制定的5米处时，LED指示灯停止运动，且指示在标尺10的5米位置。开始5米条件下的小角中子散射测试工作。同理，按照上述程序完成“样品到探测器距离”为1米条件下的测试工作。

本实例通过三个“样品到探测器距离”实验条件，完成了硅橡胶纳米复合材料体系的谱仪全范围的小角中子散射数据采集的，并通过后续的数据重构，得到了硅橡胶纳米复合材料体系的完成小角中子散射数据，进而获取了初级粒子和聚集体尺寸及分布信息；实验过程中，小角中子散射谱仪的探测器定位装置提供了探测器运动前、后、过程中的实时、准确位置信息。使得实验过程紧凑，高效，节省人力物力。

实施例2

高分子溶液自组装的时间小角中子散射实验研究。

本实施例与实施例1的实施方式基本相同，主要区别在于由于关注的样品微结构尺寸要为50纳米左右，所以选取的小角中子散射谱仪的“样品到探测器距离”为3米和7米，更适合该体系的研究。

本实例通过高分子溶液自组装的时间小角中子散射实验，进而获取了高分子溶液自组装不同酸碱条件下的胶束尺寸和分布。

本实用新型未详细阐述的部分属于本领域公知技术。

尽管上面对本实用新型说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。