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核技术 2022年第9期45卷 41-48页

作者：肖松文何泳成何振强左太森林雄程贺中国科学院高能物理研究所北京100049 散裂中子源科学中心东莞523803

针对中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)微小角中子散射谱仪(Very SmallAngle Neutron Scattering Spectrometer,VSANS)探测器移动小车对重载、大行程和较高定位精度的要求,设计了双导轨导向、齿轮齿条传动的驱动结... 详细信息

针对中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)微小角中子散射谱仪(Very SmallAngle Neutron Scattering Spectrometer,VSANS)探测器移动小车对重载、大行程和较高定位精度的要求,设计了双导轨导向、齿轮齿条传动的驱动结构,通过高精度伺服电机的控制实现对探测器移动小车的较高精度定位控制。通过激光跟踪仪对探测器移动小车的往返5次定位测试可知,其双向重复定位精度为140μm,定位精度为167μm。测试结果表明:齿轮齿条传动结构能够满足微小角中子散射谱仪探测器移动小车所要求的200μm的定位精度。

关键词：微小角中子散射谱仪齿轮齿条驱动精度测试

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CSNS微小角中子散射谱仪运动控制系统样机

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核技术 2022年第8期45卷 18-24页

作者：何泳成肖松文王广源金大鹏张玉亮吴煊薛康佳朱鹏王林左太森程贺中国科学院高能物理研究所北京100049 散裂中子源科学中心东莞523803 中国科学院大学北京100049

微小角中子散射(Very Small Angle Neutron Scattering,VSANS)谱仪是结构校准的有力工具。为了保证中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)VSANS谱仪的运动部件满足重复定位精度优于±2μm的要求,设计了基于实验物理及... 详细信息

微小角中子散射(Very Small Angle Neutron Scattering,VSANS)谱仪是结构校准的有力工具。为了保证中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)VSANS谱仪的运动部件满足重复定位精度优于±2μm的要求,设计了基于实验物理及工业控制系统(Experimental Physics and Industrial Control System,EPICS)软件架构的运动控制系统方案,并搭建了相应的运动控制系统样机。该样机使用步进电机、绝对式光栅和Beckhoff嵌入式控制器,实现了对平移台位置的全闭环控制。测试结果表明:该样机的重复定位精度优于±2μm,且具有稳定可靠性高的特点,很好地满足了CSNS VSANS谱仪的需要。

关键词：中国散裂中子源微小角中子散射谱仪运动控制系统实验物理及工业控制系统

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微小角谱仪探测器机械设计与关键技术研究

微小角谱仪探测器机械设计与关键技术研究

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作者：邓红桃中国矿业大学

学位级别：硕士

中子探测器是中子散射谱仪装置上的关键部件,用来捕捉经过样品散射后中子的运动轨迹和时间信息。针对谱仪的技术指标与功能需求,设计了一款应用于中国散裂中子源微小角中子散射谱仪上的中子探测器机械装置。该款探测器应用于真空环境,... 详细信息

中子探测器是中子散射谱仪装置上的关键部件,用来捕捉经过样品散射后中子的运动轨迹和时间信息。针对谱仪的技术指标与功能需求,设计了一款应用于中国散裂中子源微小角中子散射谱仪上的中子探测器机械装置。该款探测器应用于真空环境,要求探测面积大、He管间距小、尽量避免探测死区,但安装维护空间狭小。因此采用模块化与轻量化设计理念,模块具有互换性,可实现单独模块的快速拆装维护,提高工作效率,装置安装精度与重复定位精度高,满足谱仪设计指标与功能需求。课题的主要研究内容总结如下:首先,根据探测器的设计指标和功能需求,采用模块化设计理念设计了探测器整体结构与关键部件结构,包括探测器模块、探测器支撑平台以及探测器工装,之后利用Solid Works建立了探测器三维结构模型。针对设计方案对零点定位器、导轨滑块组件、滚珠丝杠组件和步进电机等所需关键器件进行选型与计算分析,并对滚珠丝杠进给系统进行静刚度建模与分析。其次,运用有限元分析软件Workbench对关键结构进行了静力学分析,验证机械结构设计的合理性,确保装置能够安全可靠的运行。之后基于拓扑优化和响应面优化方法对探测器模块进行了轻量化设计,并将优化设计方案与原始设计方案进行对比分析,结果表明轻量化设计后模块质量减少了18.65%,且模块的变形仍然比较小,优化效果显著。最后,试制三款样机,完成了探测器关键技术研究与实验测试,主要包括He管的安装定位、模块密闭腔体的密封性能以及电子学系统的散热。确定了He管的安装定位方案,并设计加工了一款试验装置对该方案进行验证,结果表明He管的安装定位方案可靠。之后确定了电子学系统的安装方案,针对散热需求利用Icepak软件对电子学板进行热仿真分析,根据分析结果搭建实验完成了电子学系统的散热测试,并完成了散热系统的搭建。最后,分析了不同的检漏方法,并加工试验样机,选用氦质谱检漏法对模块进行喷检与罩检,检漏结果优于设计指标。

关键词：中国散裂中子源微小角中子散射谱仪中子探测器模块化设计轻量化设计

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微小角谱仪机械设计及滚珠丝杠进给系统传动刚度分析

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中国新技术新产品 2023年第21期 50-52页

作者：李娜郭斌南昌职业大学江西南昌330500

微小角中子散射谱仪的主要机械结构包括3个中子探测器(编号为D1、D2、D3)、真空散射腔、工作台以及滚珠丝杠系统,其中D3探测器需要进行进给运动和开合运动,对滚珠丝杠进给系统的传动精度提出了较高要求。传动刚度会影响滚珠丝杠的抗变... 详细信息

微小角中子散射谱仪的主要机械结构包括3个中子探测器(编号为D1、D2、D3)、真空散射腔、工作台以及滚珠丝杠系统,其中D3探测器需要进行进给运动和开合运动,对滚珠丝杠进给系统的传动精度提出了较高要求。传动刚度会影响滚珠丝杠的抗变形能力,保持足够的刚度可避免丝杠变形,进而确保控制精度。该文介绍了系统机械结构整体设计方案,并建立滚珠丝杠系统传动刚度等效模型,计算模型中的关键参数,解得最小传动刚度为3.3023×10~6N/m。结果显示,系统传动刚度足够大,因此可将滚珠丝杠视为不变形的刚体结构,其微弱的变形量不会影响D3探测器的运动及开合控制精度。

关键词：微小角中子散射谱仪探测器机械结构设计滚珠丝杠进给系统传动刚度

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