一种160T级同轴中子高压实验装置的制作方法

一种160t级同轴中子高压实验装置
技术领域
1.本公开涉及中子散射和高压科学技术领域，具体涉及一种用于中子散射的160t级同轴中子高压实验装置。


背景技术：

2.中子与物质的原子核相互作用，具有很强的穿透能力，能够精确测定轻元素的晶体占位和材料磁结构。在高压维持环境中，中子的高穿透性非常利于表征高压腔体内的待测样品特征，因此，研究人员常常将高压样品放置到维持环境中进行中子散射研究，结合原位加载技术进行高压中子散射，用以表征加载高压状态下材料的结构和物性，探索更多极端条件下的物质特性。目前，常规的高压维持环境都采用金刚石对顶砧压腔，但这种常规装置在中子源线站测试上有如下技术缺陷：第一，尽管金刚石对顶砧压腔装置小巧易于装配，但样品量偏小，只有微米级范围，针对目前的中子光束强度而言，样品直径至少在毫米级别，否则无法实现有效的数据采集；第二，为了适应较大的样品容量，现有的装置均为常规的金刚石对顶砧装置简单放大，无法实现精确、实时的原位压力加载；第三，对于透射方式采集数据实验，常规的高压实验加载装置受限于压腔结构和压力加载方式，只能进行反射式数据收集，无法进行同轴同步透射成像，导致数据收集效率较低，难以判断高压下物质变化。针对如上存在问题，如何实现在高压环境中的同轴中子散射试验，我们提出一种160t级同轴中子高压实验装置，用以解决上述问题。


技术实现要素：

3.鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种用于中子散射的160t级同轴中子高压实验装置。
4.第一方面，本技术提供一种160t级同轴中子高压实验装置，包括：
5.筒体，其两端内侧壁分别设有第一加压螺纹和第二加压螺纹；
6.顶座，其中心设有通光孔，且外壁设有外螺纹结构，通过所述顶座的外螺纹结构与所述第一加压螺纹连接，将所述顶座安装在所述筒体的一端；
7.驱动件，其一端设有凹槽，另一端外壁设有外螺纹结构，通过所述驱动件的外螺纹结构与所述第二加压螺纹连接，将所述驱动件安装在所述筒体另一端；
8.锁定件，其包括第一锁定件与第二锁定件，所述第一锁定件与所述顶座连接，所述第二锁定件放置于所述驱动件的凹槽内，且与所述第一锁定件同轴设置，通过启动所述驱动件，带动所述第二锁定件向靠近所述第一锁定件的方向运动，直至将样品锁定在所述第一锁定件与所述第二锁定件之间。
9.根据本技术实施例提供的技术方案，所述驱动件为液压油缸，且其与所述筒体同轴设置。
10.根据本技术实施例提供的技术方案，所述液压油缸包括：
11.油缸壳体，其为中空圆柱体结构，其外壁为外螺纹结构，通过其外螺纹结构与所述
第二加压螺纹连接，将所述油缸壳体安装所述筒体一端；
12.活塞，滑动设于所述油缸壳体的中空圆柱体结构中，且其内部设有第一通孔，所述活塞可穿过所述凹槽，带动所述第二锁定件向靠近所述第一锁定件的方向运动；
13.中心导向柱，设于所述第一通孔中，其内部设有第二通孔；
14.液压油口，连通设于所述油缸壳体底部，所述液压油口与所述油缸壳体内部连通且偏离所述油缸壳体底部中心设置。
15.根据本技术实施例提供的技术方案，所述中心导向柱与所述活塞之间设有第一密封圈，所述活塞与所述油缸壳体之间设有第二密封圈。
16.根据本技术实施例提供的技术方案，所述第一锁定件包括：同轴依次设置的第一垫块、第二垫块和第一压砧。
17.根据本技术实施例提供的技术方案，所述第二锁定件包括：同轴依次设置的第三垫块、第四垫块和第二压砧。
18.根据本技术实施例提供的技术方案，所述第一锁定件外套设有第一外箍；所述第二锁定件外套设有第二外箍。
19.根据本技术实施例提供的技术方案，所述第一垫块、所述第二垫块、所述第三垫块、所述第四垫块、所述第一压砧和所述第二压砧分别沿其轴线设有中心通孔。
20.根据本技术实施例提供的技术方案，所述筒体内侧壁上对称设有第一窗口和第二窗口。
21.根据本技术实施例提供的技术方案，所述筒体两端分别与第一法兰和第二法兰连接。
22.综上所述，本技术方案具体地公开了一种160t级同轴中子高压实验装置的具体结构。本技术设计有筒体，筒体两端圆周方向，水平 180
°
均布两个螺纹孔，其内侧为内螺纹结构；筒体上端螺纹孔中旋入外壁设有外螺纹的顶座，顶座为中心设有通光孔的圆台结构；筒体下端螺纹孔内旋入一端外壁设有外螺纹的驱动件，驱动件的另一端设有凹槽；锁定件，包括第一锁定件与第二锁定件，第一锁定件与顶座底部连接，第二锁定件放置于驱动件的凹槽内，通过启动驱动件，带动第二锁定件向靠近第一锁定件的方向运动，直至将样品锁定在第一锁定件与第二锁定件之间。
23.此方案中子穿过通光孔，实现中子入射，启动驱动件使锁定件将试验样品锁定，并为中子散射提供实现高压环境。
附图说明
24.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
25.图1为一种160t级同轴中子高压实验装置结构示意图。
26.图2为一种160t级同轴中子高压实验装置整体结构示意图。
27.图3为一种160t级同轴中子高压实验装置筒体结构示意图。
28.图中标号：101、筒体；102、第一窗口；103、第二窗口；201、顶座；202、通光孔；203、第一法兰；204、第二法兰；301、油缸壳体；302、活塞；303、中心导向柱；304、液压油口；305、第一密封圈；306、第二密封圈；401、第一垫块；402、第二垫块；403、和第一压砧；404、第三垫
块；405、第四垫块；406、第二压砧；407、第一外箍；408、第二外箍。
具体实施方式
29.下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
30.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
31.请参考图1所示的本技术提供的一种160t级同轴中子高压实验装置的第一种实施例的结构示意图，包括：
32.筒体101，其两端内侧壁分别设有第一加压螺纹和第二加压螺纹；
33.顶座201，其中心设有通光孔202，且外壁设有外螺纹的圆台，通过顶座201的外螺纹结构与第一加压螺纹连接，将顶座201安装在筒体101一端；
34.驱动件，其一端设有凹槽，另一端外壁设有外螺纹结构，通过驱动件的外螺纹结构与第二加压螺纹连接，将驱动件安装在筒体101另一端；
35.锁定件，其包括第一锁定件与第二锁定件，第一锁定件与顶座201 连接，第二锁定件放置于驱动件的凹槽内，且与第一锁定件同轴设置，通过启动驱动件，带动第二锁定件向靠近第一锁定件的方向运动，直至将样品锁定在所述第一锁定件与所述第二锁定件之间。
36.在本实施例中，筒体101，优选的，筒体101外壳为厚壁圆筒结构，圆筒高度大于直径；筒体101上下端圆周方向，水平180
°
均布两个螺纹孔，其内侧为内螺纹结构；
37.顶座201，外壁设有外螺纹的圆台，通过外螺纹与第一加压螺纹连接，将顶座201安装在筒体101的上端；用于承受加压过程中的压力作用；
38.通光孔202，设于顶座201中心位置，用于透光使用；
39.驱动件，其一端设有凹槽，另一端外壁设有外螺纹结构，通过驱动件的外螺纹结构与第二加压螺纹连接，将驱动件安装在筒体101另一端；用于推动第二锁定件向靠近所述第一锁定件的方向运动；
40.锁定件，其包括第一锁定件与第二锁定件，第一锁定件与顶座201 底部连接，第二锁定件设于驱动件远离筒体101底部的一端，且与第一锁定件对接，将样品锁定在第一锁定件与第二锁定件之间。
41.如图1所示，优选地，驱动件的类型，例如为液压油缸，且其与筒体101同轴设置，用于将液压能转换成机械能，带动第二锁定件运动，直至与第一锁定件对接。
42.如图2所示，具体地，液压油缸包括：
43.油缸壳体301，其为中空圆柱体结构，其外壁为外螺纹结构，油缸壳体301通过其外螺纹结构与第二加压螺纹连接，用于为活塞运动提供行程槽；
44.活塞302，设于油缸壳体301的中空圆柱体结构中，且其内部设有第一通孔，活塞302可穿过凹槽，带动第二锁定件向靠近第一锁定件的方向运动；将试验样品锁定在第一锁定在第一锁定件和第二锁定件之间，试验完成后，活塞302向远离第一锁定件的方向运动，第二锁定件受重力落回至凹槽内，第一活塞302将液压能转为机械能，通过活塞302运动，使液压油缸产生更强的动力和运动速度。
45.中心导向柱303，设于第一通孔中，其内部设有第二通孔；
46.液压油口304，设于油缸壳体301底部，液压油口304与油缸壳体301内部连通且偏离油缸壳体301底部中心设置，当向液压油缸中输送液压油时，液压油将活塞302顶起，带动第二锁定件向靠近第一锁定件的方向运动；排出液压油时，活塞302向远离第一锁定件的方向运动。
47.如图2所示，第一密封圈305，设于中心导向柱303与活塞302 之间，用于增强中心导向柱303与活塞302之间的密封性能，防止气体漏出；
48.第二密封圈306，设于活塞302与油缸壳体301之间，用于增强活塞302与油缸壳体301之间的密封性能，防止气体漏出。
49.如图2所示，第一锁定件包括：同轴依次设置的第一垫块401、第二垫块402和第一压砧403，用于承受与其对接的第二压砧406的加压作用，对样品加载固定。
50.如图2所示，第二锁定件包括：同轴依次设置的第三垫块404、第四垫块405和第二压砧406用于承接驱动件对其进行的加压作用，对样品加载固定。
51.如图2所示，第一外箍407，套设于第一锁定件外，用于固定第一垫块401、第二垫块402和第一压砧403；
52.第二外箍408，套设于第二锁定件外，用于固定第三垫块404、第四垫块405和第二压砧406。
53.如图2所示，第一垫块401、第二垫块402、第三垫块404、第四垫块405、第一压砧403和第二压砧406分别沿其轴线设有中心通孔，中心通孔用于降低材料对中子能力的吸收，确保有足够能量的中子光束照射到样品位置。
54.如图2所示，第一窗口102和第二窗口103，其对称设于筒体101 的内侧壁上；用于观察试验样品；
55.如图2和图3所示，第一法兰203和第二法兰204，分别与筒体 101两端内壁连接，用于将筒体101与外部装置连接。
56.如图2所示，筒体101，第一垫块401、第二垫块402、第三垫块 404、第四垫块405、第一压砧403和第二压砧406的材质为高强度结构钢、硬质合金、钛合金、无磁镍铬合金、中子透明钛锆合金和无磁铍铜中的一种或多种，用于获得30gpa以上的压力。
57.同轴中子高压试验装置装配过程如下：
58.1、第一密封圈305设于中心导向柱303与活塞302之间，第二密封圈306设于活塞302与油缸壳体301之间；
59.2、活塞缓慢压入液压油缸内腔，完成液压油缸装配；
60.3、装配好的液压油缸整体旋入筒体101底部螺纹孔中，底面齐平后，安装第二法兰203进一步紧固液压油缸与筒体101连接；
61.4、按照第一垫块401、第二垫块402和第一压砧403的顺序装配好第一锁定件，然后在第一锁定件外套设第一外箍407；按照第三垫块 404、第四垫块405和第二压砧406的顺序装配好第二锁定件，然后在第二锁定件外套设第二外箍408，采用外箍侧面顶丝固定内部压砧与垫块完成锁定件装配；
62.5、第二锁定件组装配到活塞顶面，第一锁定件装配到顶座201底部，顶座301的外螺纹与筒体101上部第一加压螺纹连接，上表面齐平后，安装第一法兰203完成整体装配；
63.6、顶座、第一锁定件、第二锁定件、驱动件均沿轴向同轴布置，安装完成后，第一锁定件和第二锁定件之间的样品位置恰好位于筒体101 内侧壁第一窗口102与第二窗口102的轴线位置。
64.以上描述仅为本技术的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本技术中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本技术中公开的(但不限于) 具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。