一种基于离子注入机的块体试样辐照装置及控温方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于离子注入机的块体试样辐照装置，包括光圈隔板、样品台和温度控制系统，光圈隔板与离子束流垂直设置，且所述光圈隔板的中心处设置有贯穿的透光光圈；样品台具有与所述离子束流垂直的辐照面，块体试样通过固定组件固定在所述辐照面上；温度控制系统调节所述样品台的辐照面的温度；本发明专利技术通过在离子束流垂直射出的方向设置一个光圈隔板，并在光圈隔板中心设置透光光圈，通过透光光圈使得分散的离子束流均与的入射至样品台上，对位于辐照面上的块体试样进行辐照；同时，通过温度控制系统对样品台的温度进行调整，实现对辐照的块体试样进行精准的温度控制。辐照的块体试样进行精准的温度控制。辐照的块体试样进行精准的温度控制。

【技术实现步骤摘要】
一种基于离子注入机的块体试样辐照装置及控温方法


[0001]本专利技术涉及核燃料循环及辐照效应研究
，具体涉及一种基于离子注入机的块体试样辐照装置及控温方法。

技术介绍

[0002]反应堆结构与功能材料的开发制约着核能的大规模发展，而辐照效应是评价核材料性能的重要指标，因此核材料的辐照效应成为了众多科研单位主流的研究方向。
[0003]目前，利用粒子加速器的重离子辐照来模拟反应堆的中子辐照可极大的节约辐照时间和成本，正逐渐成为研究核材料抗辐照性能的主要手段。
[0004]辐照过程中维持样品表面的温度恒定对研究核材料的辐照性至关重要，由于离子注入机离子注量小、能量低，辐照过程中温度起伏变化较小，在离子注入机中对核材料进行抗辐照性能评价时，辐照温度和辐照均匀性严重影响着核材料的抗辐照性能，成为设计、开发基于离子注入机辐照装置的一大技术难点。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是如何在对核材料进行辐照性能评价时，保证辐照温度和辐照均匀度，目的在于提供一种基于离子注入机的块体试样辐照装置及控温方法，解决了辐照温度和辐照均匀性严重影响着核材料的抗辐照性能的问题。
[0006]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0007]一种基于离子注入机的块体试样辐照装置，包括：
[0008]光圈隔板，其与离子束流垂直设置，且所述光圈隔板的中心处设置有贯穿的透光光圈；
[0009]样品台，其具有与所述离子束流垂直的辐照面，块体试样通过固定组件固定在所述辐照面上；
[0010]温度控制系统，其设置在所述样品台内，且调节所述样品台的辐照面的温度。
[0011]可选地，所述固定组件包括：
[0012]设置在所述样品台的辐射面上的螺纹孔；
[0013]与所述螺纹孔螺纹连接的螺钉；及
[0014]样品垫片，其设置有与所述螺钉适配的通孔，所述块体试样设置在所述样品垫片与所述辐照面之间，所述螺钉穿过所述通孔与所述螺纹孔螺纹连接，且对所述样品垫片施加朝向所述辐照面的作用力，所述样品垫片对所述块体试样施加朝向辐照面的夹持力。
[0015]具体地，所述螺纹孔、所述螺钉和所述样品垫片的数量为多个；
[0016]且所述块体试样通过n个所述固定组件固定，n为不小于1的自然数。
[0017]可选地，所述样品台为高导热材质，且所述样品台内部设置有温控腔，所述温度控制系统设置在所述温控腔内；
[0018]所述温度控制系统包括：
[0019]测温组件，其用于检测所述样品台的温度；
[0020]升温组件和降温组件，其与所述温控腔的连接，且与所述样品台发生热传导；
[0021]控温系统，其与所述测温组件电连接，且控制所述升温组件和降温组件，所述控温系统设置在所述样品台的外部。
[0022]可选地，所述测温组件包括：
[0023]设置在所述温控腔中部的温度传感器；及
[0024]与所述温度传感器和所述控温系统电连接的温度数据传输线；
[0025]所述升温组件包括：
[0026]设置在所述温控腔内的加热电阻丝，所述加热电阻丝的电流输入端和电流输出端穿过所述样品台与所述控温系统电连接；
[0027]所述降温组件包括：
[0028]设置在所述温控腔内的冷却气管，所述冷却气管的冷气输入端和冷气输出端穿过所述样品台与所述控温系统连通；
[0029]设置在所述温控腔内的冷却水管，所述冷却水管的冷水输入端和冷水输出端穿过所述样品台与所述控温系统连通。
[0030]可选地，所述加热电阻丝、所述冷却气管和所述冷却水管均呈环形分布，且所述加热电阻丝设置在所述冷却气管和所述冷却水管之间；
[0031]所述冷却气管构成的环形结构的半径小于所述冷却水管构成的环形结构的半径。
[0032]进一步，所述辐照装置还包括密度测量装置，其设置在所述样品台的另一侧，且所述密度测量装置和所述光圈隔板以所述样品台为对称面对称设置；
[0033]所述样品台上设置有多个贯穿的束流孔洞，所述束流孔洞的中轴线与所述所述离子束流平行。
[0034]可选地，所述束流孔洞的数量与所述螺纹孔的数量相等，且所述束流孔洞与所述螺纹孔一一对应设置。
[0035]可选地，所述密度测量装置包括：
[0036]固定基板，其中心设置有直径不小于所述透光光圈的直径的透光孔；
[0037]密度探测器，其固定设置在所述固定基板上，且探测穿过所述透光孔的离子束流的密度。
[0038]一种基于离子注入机的块体试样辐照装置的温控方法，基于上述的一种基于离子注入机的块体试样辐照装置，所述方法包括：
[0039]当辐照温度值高于预设值X℃时，降低加热电阻丝加热功率，增加冷却水流量和冷却气流量；
[0040]当辐照温度值高于预设值Y℃时，仅增加冷却水流量和冷却气流量；
[0041]当辐照温度值高于预设值Z℃时，仅增加冷却气流量；
[0042]当辐照温度值低于预设值X℃时，增加加热电阻丝加热功率，减少冷却水流量和冷却气流量；
[0043]当辐照温度值低于预设值Y℃时，仅降低冷却水流量和冷却气流量；
[0044]当辐照温度值低于预设值Z℃时，仅降低冷却气流量；
[0045]当辐照温度值与预设温度值的温度差异在Z℃之内时，保持加热电阻丝加热功率、
冷却水流量和冷却气流量；
[0046]其中，X＞Y＞Z。
[0047]本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0048]本专利技术通过在离子束流垂直射出的方向设置一个光圈隔板，并在光圈隔板中心设置透光光圈，通过透光光圈使得分散的离子束流均与的入射至样品台上，对位于辐照面上的块体试样进行辐照；同时，通过温度控制系统对样品台的温度进行调整，实现对辐照的块体试样进行精准的温度控制。
附图说明
[0049]附图示出了本专利技术的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本专利技术的原理，其中包括了这些附图以提供对本专利技术的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。
[0050]图1是根据本专利技术所述的一种基于离子注入机的块体试样辐照装置的结构示意图。
[0051]图2是根据本专利技术所述的光圈隔板的结构示意图。
[0052]图3是根据本专利技术所述的样品台的结构示意图。
[0053]图4是根据本专利技术所述的温度控制系统结构示意图。
[0054]图5是根据本专利技术所述的密度测量装置的结构示意图。
[0055]图6是根据本专利技术所述的拱形的垫片的结构示意图。
[0056]附图标记：1
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离子束流；2
‑
光圈隔板；3
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样品台；4
‑
密度测量装置；5
‑
透光光圈；7
‑
束流孔洞；8...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于离子注入机的块体试样辐照装置，其特征在于，包括：光圈隔板(2)，其与离子束流(1)垂直设置，且所述光圈隔板(2)的中心处设置有贯穿的透光光圈(5)；样品台(3)，其具有与所述离子束流(1)垂直的辐照面，块体试样通过固定组件固定在所述辐照面上；温度控制系统，其设置在所述样品台(3)内，且调节所述样品台(3)的辐照面的温度。2.根据权利要求1所述的一种基于离子注入机的块体试样辐照装置，其特征在于，所述固定组件包括：设置在所述样品台(3)的辐射面上的螺纹孔；与所述螺纹孔螺纹连接的螺钉(9)；及样品垫片(8)，其设置有与所述螺钉(9)适配的通孔，所述块体试样设置在所述样品垫片(8)与所述辐照面之间，所述螺钉(9)穿过所述通孔与所述螺纹孔螺纹连接，且对所述样品垫片(8)施加朝向所述辐照面的作用力，所述样品垫片(8)对所述块体试样施加朝向辐照面的夹持力。3.根据权利要求2所述的一种基于离子注入机的块体试样辐照装置，其特征在于，所述螺纹孔、所述螺钉(9)和所述样品垫片(8)的数量为多个；且所述块体试样通过n个所述固定组件固定，n为不小于1的自然数。4.根据权利要求1所述的一种基于离子注入机的块体试样辐照装置，其特征在于，所述样品台(3)为高导热材质，且所述样品台(3)内部设置有温控腔，所述温度控制系统设置在所述温控腔内；所述温度控制系统包括：测温组件，其用于检测所述样品台(3)的温度；升温组件和降温组件，其与所述温控腔的连接，且与所述样品台(3)发生热传导；控温系统，其与所述测温组件电连接，且控制所述升温组件和降温组件，所述控温系统设置在所述样品台(3)的外部。5.根据权利要求4所述的一种基于离子注入机的块体试样辐照装置，其特征在于，所述测温组件包括：设置在所述温控腔中部的温度传感器(17)；及与所述温度传感器(17)和所述控温系统电连接的温度数据传输线(10)；所述升温组件包括：设置在所述温控腔内的加热电阻丝(20)，所述加热电阻丝(20)的电流输入端(12)和电流输出端(15)穿过所述样品台(3)与所述控温系统电连接；所述降温组件包括：设置在所述温控腔内的冷却气管(21)，所述冷却气管(21)的冷气输入端(13)和冷气输出端(14)穿过所述样品台(3)与所述控温系统连通；设置在所述温控腔内的冷却水管...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，宁知恩，吴璐，伍晓勇，温榜，莫华均，宋小蓉，潘荣剑，覃检涛，毛建军，张海生，陈军，江艳，黄伟杰，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：