一种超高真空回旋式粒子加速器用二维调节装置

技术领域

本发明涉及带电粒子加速器调节技术领域，具体为一种超高真空回旋式粒子加速器用二维调节装置。

背景技术

电子辐照加速器已广泛应用于工业辐照加工领域，如食品行业的辐照灭菌、制造业的辐照老化、医疗行业的辐照制药等，超高真空回旋式粒子加速器(以下简称加速器)是将带电粒子(电子或离子)以一定的速度打入超高真空腔体内，利用强磁场和电场共同作用，让带电粒子在真空腔体内作回旋加速运动，使其获得足够高的能量，然后由这些高能粒子轰击需要被加工的材料或产品，由此对材料或产品产生辐照作用；

为了使带电粒子在进入粒子加速器真空腔体的位置更加准确，往往需要对带电粒子打入真空腔体的位置进行实时调节，从而让带电粒子按需要的能量和数量，更高效、更精确地轰击需要被加工的材料或产品，对此，我们提出一种超高真空回旋式粒子加速器用二维调节装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超高真空回旋式粒子加速器用二维调节装置，以解决上述背景技术中提出的为了使带电粒子在进入粒子加速器真空腔体的位置更加准确，往往需要对带电粒子打入真空腔体的位置进行实时调节，从而让带电粒子按需要的能量和数量，更高效、更精确地轰击需要被加工的材料或产品的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种超高真空回旋式粒子加速器用二维调节装置，包括本体底座，调节机构、安装调节机构的运动架、驱动运动架Y向运动的Y向驱动机构、驱动调节机构X向运动的X向驱动机构；所述调节机构包括柔性波纹管，柔性波纹管两端均分别连接有运动法兰和固定法兰；所述柔性波纹管的活动法兰贯穿运动架的通槽并活动安装在运动架上。

所述运动架包括U形架，安装在U形架底面的底板以及安装在U形架顶面的顶板，顶板与U形架围成一通槽；所述U形架两侧边外侧的底板上均设有支撑脚；所述支撑脚整体由与底板侧边连接的三角形的底部以及底部两侧边交汇处的支撑杆部组成。

所述X向驱动机构包括安装在运动架顶板上的一号电机、一号丝杆以及安装在一号丝杆上可移动的一号螺母，一号螺母通过连接块与运动法兰连接。

所述U形架两侧边靠近活动法兰的一侧侧面上均设有X向直线导轨；所述活动法兰与X向直线导轨接触的接触面两侧均设有与X向直线导轨配合使用的X向导轨滑块。

所述顶板一侧的下延伸板上安装有检测X向位置移动的一号传感器组件。

所述一号传感器组件包括安装在下延伸板上的光电传感器以及安装在一号螺母上并可随一号螺母上下运动的L形挡板；所述光电传感器上设有可供挡板插入的插槽。

Y向驱动机构位于本体底座另一侧；所述Y向驱动机构包括二号电机和二号丝杆；二号丝杆上设有可沿丝杆Y向运动的二号螺母，运动架底板安装在二号螺母上并随螺母固定座做Y向往复运动。

所述本体底座两侧板上均设有Y向直线导轨，运动架底板的底面两侧均设有与Y向直线导轨配合使用的Y向导轨滑块。

所述运动架支撑脚至少一侧的外侧面上安装有检测Y向位置移动的二号传感器组件。

所述二号传感器组件包括安装在支撑脚外侧面上的L形挡板以及安装在本地底座侧面与L形挡板配合使用的光电传感器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

该发明中，二维调节机构是带电粒子从外部进入加速器真空腔体的接口和通道，同时对带电粒子打入真空腔体的位置进行实时调节，从而让带电粒子按需要的能量和数量，更高效、更精确地轰击需要被加工的材料或产品。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的B向结构示意图；

图3为本发明的A向结构示意图；

图4为本发明的C-C剖面结构示意图；

图5为本发明的D-D剖面结构示意图；

图6为本发明的E-E剖面结构示意图；

图7为本发明运动架侧面结构示意图；

图8为本发明运动架正面结构示意图；

图中：1、二号电机，2、联轴器，3、本体底座，4、丝杠固定座，5、二号丝杆，6、二号螺母，7、连接管，8、运动架，9、一号螺母，10、一号丝杆，11、丝杠支撑座，12、一号电机，13、Y向导轨滑块，14、X向导轨滑块，15、一号传感器组件，16、轴承座，17、柔性波纹管，18、运动法兰，19、固定法兰，20、一号传感器组件的L形挡板，21、插槽，22、二号传感器组件，23、二号传感器组件的L形挡板，24、U形架，25、底板，26、通槽，27、底部，28支撑杆部。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

请参阅图1-8，一种超高真空回旋式粒子加速器用二维调节装置，包括本体底座3，运动架8，运动架8通过Y向直线导轨滑块13安装在本体底座3上，可由Y向驱动机构驱动做Y向的往复运动；所述二维调节装置包括柔性波纹管17，柔性波纹管17两端均通过连接管7分别连接有运动法兰18和固定法兰19；所述连接管7贯穿运动架8的通槽26，运动法兰18通过X向直线导轨滑块14安装于运动架8上，并通过X向驱动机构驱动做X向的往复运动，固定法兰19固定安装在本体底座3的端部；所述运动法兰18是与外部的粒子发射器连接的接口，所述固定法兰19与加速器本体固定连接，这样，由运动法兰18、连接管7、柔性波纹管17、固定法兰一起就组成了粒子进入加速器真空腔体的真空通道，当粒子通过此通道进入加速器时，通过X向驱动机构调节运动法兰18的X向位置，同时，通过Y向驱动机构调节运动架8的Y向位置，也就是调节了运动法兰18的Y向位置，从而可以根据需要实时调节带电粒子打入加速器真空腔体时的位置。

所述运动架8包括U形架24，U形架24底部的底板25，底板25配合安装Y向驱动机构，U形槽26顶面安装有顶板，顶板用于安装X向驱动机构，通槽26，供连接管7穿过；所述U形架24两侧于底板25上均设有支撑脚；所述支撑脚整体由与底板25侧边连接的三角形的底部27以及底部27两侧边交汇处的支撑杆部28组成；U形架24、底板25和两侧支撑脚一体成型，且底板25和支撑脚将U形架24包裹在内。优选的，底部三角形两侧边中靠近固定法兰19一侧的侧边顶点高于靠近运动法兰一侧的侧边顶点，由于运动法兰需要与粒子发射器密封连接，且内部为真空状态，运动法兰及其支撑结构需要承受外部大气压强的作用，而保证只产生极微小的变形或偏转，采用这种不对称的三角形结构，一方面可以配合安装，另一方面提高支撑强度和支撑效果。

所述X向驱动机构包括安装在运动架8顶板上的一号电机、一号丝杆10、轴承座16，一号丝杆10顶部与一号电机驱动轴连接，轴承座16用于支撑一号丝杆，以免电机驱动轴受过大的轴向力而损坏电机，一号丝杆10下部安装有与之配合的一号螺母9，一号螺母9固定安装在运动法兰18上；一号电机驱动一号丝杆10旋转从而使一号螺母9沿着一号丝杆10做X向的往复运动，从而带动运动法兰18也做X向的往复运动。值得注意的是X向驱动机构除了可以采用电机丝杆驱动还可以采用气缸驱动或者齿轮齿条的驱动方式。

所述U形架24两侧边靠近运动法兰18侧的面上均设有X向直线导轨滑块14，运动法兰安装在直线导轨滑块14上。设置直线导轨滑块，使运动法兰18做X向往复运动时导向和定位更精确、运动更顺畅。

所述顶板一侧的下延伸板上安装有检测运动法兰18X向位移信号一号传感器组件15。

所述一号传感器组件15包括安装在下延伸板上的光电传感器以及安装在一号螺母9上并随一号螺母9同步上下运动的L形挡板；所述光电传感器上设有可供挡板插入的插槽21。

所述Y向驱动机构位于本体底座3另一侧；所述Y向驱动机构包括二号电机1和二号丝杆5，二号电机驱动轴通过联轴器2连接二号丝杆5，二号丝杆5两端分别插入位于本体底座3两侧的丝杠固定座4和丝杠支撑座11内；二号丝杆5上设有可沿丝杆Y向运动的二号螺母6，运动架8底板25与二号螺母6固定连接。二号电机驱动二号丝杆5旋转从而使二号螺母6、运动架8沿着二号丝杆5做Y向的往复运动，动运动法兰18也随运动架8做Y向的往复运动。值得注意的是Y向驱动机构除了可以采用电机丝杆驱动还可以采用气缸驱动或者齿轮齿条的驱动方式。

所述本体底座3两侧板上均设有Y向直线导轨滑块13，运动架8通过底板25的底面两侧安装在直线导轨滑块13上，设置直线导轨滑块，使运动架8做Y向往复运动时导向和定位更精确，运动更平稳、更顺畅。

所述运动架8支撑脚至少一侧的外侧面上安装有检测Y向位移信号的二号传感器组件22。其中一号传感器组件15和二号传感器组件22除了可以采用光电传感器外可以采用磁控开关、光电开关、高精度的位置开关等。

所述二号传感器组件22包括安装在支撑脚外侧面上的L形挡板以及安装在本地底座侧面与L形挡板配合使用的光电传感器。在支撑脚外侧安装L形挡板，L形挡板随着支撑脚同步做Y向的往复运动。

工作原理：使用前，固定法兰19与加速器真空腔体密封连接，运动法兰18与外部的带电粒子发射器密封连接，固定法兰19和运动法兰18之间通过连接管7及柔性波纹管17密封焊接，组成带电粒子打入加速器真空腔体的真空通道；使用时，带电粒子经此通道打入真空腔体，通过驱动电机(伺服电机或步进电机)调节运动法兰18X、Y两个方向的位置，以实时调节带电粒子打入真空腔体时的具体位置。

下面说下调节运动法兰18X、Y两个方向的工作原理：

X向移动过程：其中依照带电粒子在进入粒子加速器真空腔体的位置实际需要，对连接管7与柔性波纹管17形成的管道路径进行调节，调节时，一号伺服电机12驱动带动一号丝杠10转动，一号丝杠10带动一号螺母9和运动法兰18上下移动既X向移动，X向直线导轨滑块14对运动法兰进行限位导向，运动法兰移动的更加平稳顺畅。光电传感器用于设定和检测运动法兰18的X向的零位，从而通过控制电机转动的方向和圈数来控制运动法兰18的X向位移量。

Y向移动过程：二号伺服电机1带动二号丝杆5转动，二号丝杆5通过螺母固定座6带动运动架8前后移动，由于运动架8与活动法兰连接，因此运动架8的移动也间接带动活动法兰做前后的往复运动，既Y向运动。光电传感器用于设定和检测运动架的Y向零位，从而通过控制电机转动的方向和圈数来控制运动架8的Y向位移量，由于运动法兰18是通过直线导轨滑块固定在运动架8上的，运动法兰18与运动架8之间只能做X向的相对位移，Y向是固定的，所以，运动架8的Y向位移量就是运动法兰18的Y向位移量。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。