一种液体散射吸收电场同轴联合测试剪切设备的制作方法

本实用新型涉及机械设备领域，更具体涉及一种液体散射吸收电场同轴联合测试剪切设备。

背景技术：

同步辐射是速度接近光速(v≈c)的带电粒子在磁场中沿弧形轨道运动时放出的电磁辐射，由于它最初是在同步加速器上观察到的，便又被称为“同步辐射”或“同步加速器辐射”。长期以来，同步辐射是不受高能物理学家欢迎的东西，因为它消耗了加速器的能量，阻碍粒子能量的提高。但是，人们很快便了解到同步辐射是具有从远红外到X射线范围内的连续光谱、高强度、高度准直、高度极化、特性可精确控制等优异性能的脉冲光源，可以用以开展其它光源无法实现的许多前沿科学技术研究。于是在几乎所有的高能电子加速器上，都建造了“寄生运行”的同步辐射光束线及各种应用同步光的实验装置。至今，同步辐射装置的建造及在其上的研究、应用，经历了三代的发展。

液体(特别是复杂流体)的力学性能随外加电场的变化而发生显著变化，主要与液体(或复杂流体)内部颗粒的聚集行为有关。现有的实验技术还没有完善的同步辐射原位实验设备，不能同时施加剪切力和电场力，从而不能完成原位实验条件下的X射线衍射、小角散射、X射线吸收等联合实验。针对现有技术的同步辐射原位实验设备的缺陷，有必要设计一种液体散射吸收电场同轴联合测试剪切设备，用于在原位电场剪切条件下同步获取液体(复杂流体)的衍射、散射、吸收等实验信息。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于现有技术没有完善的同步辐射原位实验设备，不能同时施加电场力和剪切力，不能进行原位同步X射线衍射、小角散射、X射线吸收等实验的问题。

本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种液体散射吸收电场同轴联合测试剪切设备，包括同步辐射光源、中空电机、内导电窗口、外导电窗口、定子、转子和密封圈，所述内导电窗口固定连接在所述定子上，所述定子卡接在所述中空电机内，所述外导电窗口固定连接在所述转子上，所述定子上设有第一注液孔，所述内导电窗口上设有第二注液孔，所述第二注液孔与所述第一注液孔相通，所述外导电窗口和所述内导电窗口之间形成间隙，所述间隙内通过第一注液孔填充液体样品，所述外导电窗口上连接有电刷，所述电刷接地，所述定子上固定连接有高压正电极，所述定子上连接的内导电窗口和所述转子上连接的外导电窗口之间形成高压电场，所述高压电场施加在所述液体样品上，所述同步辐射光源照射所述液体样品。

优选的，施加在所述液体样品上的所述高压电场的方向与所述同步辐射光源的方向相同，与所述液体样品剪切方向垂直。

优选的，所述中空电机中间有圆柱体中空结构，所述定子为板状体上延伸出圆柱体凸台，所述转子为中部开设通孔的截面为台阶状的圆盘结构。

优选的，所述圆柱体凸台贯穿开设有通光孔，所述第一注液孔开设在圆柱体凸台上的所述通光孔的上下侧，所述外导电窗口固定连接在所述转子的一端，恰好封堵所述转子上的通孔，所述转子的另一端安装在所述中空电机的一端，所述定子的板状体固定连接在中空电机的另一端，所述定子的圆柱体凸台穿过中空电机的圆柱体中空结构，所述定子的圆柱体凸台末端固定连接所述内导电窗口，所述定子的圆柱体凸台末端以及所述内导电窗口卡在所述转子的通孔内，所述定子的板状体上固定连接有高压正电极。

优选的，所述中空电机的圆柱体中空结构的内径、所述定子的圆柱体凸台以及内导电窗口的外径以及所述转子的内径均相等。

优选的，所述转子通过螺栓固定连接在所述中空电机的压板上。

优选的，所述转子和所述定子之间通过密封圈密封。

优选的，所述内导电窗口和所述外导电窗口对x射线透明。

优选的，所述同步辐射光源发射X射线穿过所述通光孔以及内导电窗口照射到液体样品上。

本实用新型相比现有技术具有以下优点：

(1)外导电窗口安装在转子上，可随转子转动，定子不转动，定子和转子的相对运动对液体样品产生剪切力。

(2)通过在外导电窗口上安装电刷，定子上安装高压正电极，可在内导电窗口和外导电窗口之间施加高压电场。

(3)通过对液体样品同时施加剪切力和高压电场从而能够进行同步辐射原位实验。

(4)本实用新型提供的实验设备，由于窗口材料对X射线透明，可以进行X射线衍射、小角散射和X射线吸收等多种实验。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实用新型描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1本实用新型实施例所公开的一种液体散射吸收电场同轴联合测试剪切设备的立体图；

图2本实用新型实施例所公开的一种液体散射吸收电场同轴联合测试剪切设备的主视图；

图3本实用新型实施例所公开的一种液体散射吸收电场同轴联合测试剪切设备的主视图的A面剖视图；

图4本实用新型实施例所公开的一种液体散射吸收电场同轴联合测试剪切设备的侧视图；

图5本实用新型实施例所公开的一种液体散射吸收电场同轴联合测试剪切设备的俯视图。

图中数字所表示的相应部件名称：

外导电窗口1 转子2 中空电机3

定子4 内导电窗口5 密封圈6

电刷101 通孔201 第一级台阶202

第二级台阶203 第三级台阶204 压板301

圆柱体凸台401 通光孔402 第一注液孔403

高压正电极404 板状体405 第二注液孔501

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图1-图5所示，一种液体散射吸收电场同轴联合测试剪切设备，包括同步辐射光源(图未示)、外导电窗口1、转子2、中空电机3、定子4、内导电窗口5和密封圈6。

所述外导电窗口1为圆形的边缘开设有螺孔的结构，所述外导电窗口1通过螺栓固定连接在所述转子2的一端。所述外导电窗口1对x射线透明。所述外导电窗口1上连接有电刷101，所述电刷101接地。

所述转子2为中部开设通孔201的截面为台阶状的圆盘结构，台阶状的圆盘结构逐级上升，依次为第一级台阶202、第二级台阶203和第三级台阶204，第一级台阶202中心为通孔201，第二级台阶203高于第一级台阶202，第三级台阶204高于第二级台阶203，所述外导电窗口1恰好封堵通孔201。

所述中空电机3为中间有圆柱体的中空结构，所述中空电机3的一端向内开设有凹槽(图未标)，所述凹槽与所述圆柱体的中空结构同心同轴，所述中空电机3内部有压板301，所述压板301卡在所述中空电机3的凹槽内，所述压板301中心设有圆孔，所述圆孔与所述中空电机3的圆柱体的中空结构直径相同，所述压板301的厚度大于所述凹槽深度，所述压板301一部分卡在所述凹槽内，一部分凸出，所述转子2的第三级台阶204搭接在所述压板301凸出的一部分上。所述压板301上开设有螺孔，所述转子2通过螺栓安装在所述中空电机3的压板301上。

所述定子4为板状体405上延伸出圆柱体凸台401，圆柱体凸台401中心处贯穿开设有通光孔402，圆柱体凸台401上位于通光孔402的上下侧开设有第一注液孔403。所述定子4的板状体405的四个角上开设有螺孔，通过螺栓旋入所述螺孔将定子4固定连接在中空电机3的另一端，所述定子4的圆柱体凸台401穿过中空电机3的圆柱体中空结构。所述定子4的板状体405上固定连接有高压正电极404，所述定子4上连接的内导电窗口5和所述转子2上连接的外导电窗口1之间形成高压电场。所述高压电场施加在所述液体样品上，所述同步辐射光源发射X射线穿过所述通光孔402以及内导电窗口5照射到液体样品上。施加在所述液体样品上的所述高压电场的方向与所述同步辐射光源的方向相同，与所述液体样品剪切方向垂直。同步辐射光源的方向是指同步辐射光源发射的X射线的方向，剪切方向是指转子2与定子4之间形成相对运动产生的垂直于所述定子4和所述转子2的轴向的剪切力的方向。

所述内导电窗口5对x射线透明。所述内导电窗口5为圆柱体，所述内导电窗口5上设有第二注液孔501，所述第二注液孔501与所述第一注液孔403相通。所述内导电窗口5的边缘开设有螺孔，所述定子4的圆柱体凸台401末端也开设有螺孔，所述所述内导电窗口5通过螺栓固定连接在所述定子4的圆柱体凸台401末端，所述定子4的圆柱体凸台401末端以及所述内导电窗口5卡在所述转子2的通孔201内，位于所述转子2的第一级台阶202所在区域；所述定子4的圆柱体凸台401侧面与所述转子2的第二级台阶203之间形成缝隙，缝隙内通过安装密封圈6密封连接。

具体的，所述中空电机3的圆柱体中空结构的内径、所述定子4的圆柱体凸台401以及内导电窗口5的外径以及所述转子2的内径均相等。

具体的，所述外导电窗口1和所述内导电窗口5之间形成间隙，所述间隙内通过第一注液孔403填充液体样品。

具体的，所述定子4和所述转子2由四氟乙烯材料制成。

具体的，所述内导电窗口5和所述外导电窗口1导电且窗口材料为金属铍、镀铝聚酰亚胺或热解石墨。

本实用新型的工作过程为：首先往第一注液孔403内注射试验所需液体样品，液体样品穿过第一注液孔403再穿过第二注液孔501到达内导电窗口5和外导电窗口1之间的缝隙处，并且将缝隙填满，圆柱体凸台401的侧面和转子2接触处通过密封圈6密封，液体样品不会从内导电窗口5和外导电窗口1之间的缝隙流到别处。由于内导电窗口5和外导电窗口1的材料都是可以通过X射线的，且内导电窗口5和外导电窗口1之间可施加高压电场，同时外导电窗口1在转子2上随转子2旋转与定子4之间形成相对运动，对液体样品产生剪切力，因此该设备能够同时进行X射线衍射、小角散射和X射线吸收等实验，实验过程中同步辐射光源穿过所述通光孔402以及内导电窗口5照射到液体样品上，光线从外导电窗口1投射出来，通过探测器(图未示)接收，其中小角散射和X射线衍射用一个波长的X射线照射到液体样品上进行实验，通过探测器收集散射信号。X射线吸收是选择不同波段的X射线照射到液体样品上进行实验，看液体样品在不同波段的吸收情况。

通过以上技术方案，本实用新型所提供的一种液体散射吸收电场同轴联合测试剪切设备具有能够利用一种设备进行多种实验的优点，可同时施加剪切力和电场力，实验效率高。它通过将外导电窗口1安装在转子2上，可随转子2转动，定子4不转动，定子4和转子2的相对运动对液体样品产生剪切力。通过在外导电窗口2上安装电刷101，定子4上安装高压正电极，可在内导电窗口5和外导电窗口1之间施加高压电场。由于窗口材料对X射线透明，可以同时进行X射线衍射、小角散射和X射线吸收等实验。

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。