【技术实现步骤摘要】
本技术涉及散裂中子源的，尤其是涉及一种散裂中子源微观运行原理教学演示装置。
技术介绍
1、散裂中子源是一种利用高能质子轰击重金属靶材，从而产生高强度中子束的装置。当高能质子撞击靶材原子核时，会发生强相互作用，使原子核处于高度激发状态。激发的原子核通过释放中子和其他次级粒子（如π介子、质子等）来降低能量，这一过程称为“散裂”。
2、近年来，散裂中子源已开展有科普类参观活动，包括线上线下的公众科学日活动、学生实地参观等，但缺乏面向青少年开展科技教育的课程，同时缺乏课程所需的教学演示装置，因此，如何设计一种散裂中子源微观运行原理教学演示装置，使得学生能够从宏观演示中理解散裂中子源的运行原理，将科学普及真正落实到课堂上。
技术实现思路
1、针对上述现有技术中的不足，本申请提供一种散裂中子源微观运行原理教学演示装置。
2、本申请的上述专利技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
3、一种散裂中子源微观运行原理教学演示装置，包括重力球、直线加速轨道、环形加速轨道、环形加速装置、打靶传输轨道、靶座、控制面板，所述直线加速轨道倾斜设置且连通设置于所述环形加速轨道，所述环形加速轨道与所述打靶传输轨道均水平设置，所述打靶传输轨道一端搭接于所述环形加速轨道且另一端搭接于所述靶座，所述环形加速装置设置于所述环形加速轨道且用于加速所述重力球，所述环形加速轨道上设置有若干循迹传感器，所述循迹传感器用于监测所述重力球通过的速度，所述环形加速轨道与所述打靶传输轨道之间设置有换轨组
4、所述重力球依次进入所述直线加速轨道、所述环形加速轨道和所述打靶传输轨道后抵接于所述控制按钮。
5、通过采用上述技术方案，通过重力球在倾斜设置的直线加速轨道、设置有环形加速装置的环形加速轨道和打靶传输轨道中的物理运动，以及重力球抵接控制按钮后打靶模拟灯带的亮起，能够直观地展示质子从加速到撞击靶材的过程，使得学生能够从宏观现象中理解散裂中子源的微观运行原理，增强学习的参与感和兴趣，并且该装置将复杂的科学原理以简单易懂的方式呈现，有助于将科学普及至课堂中，提高青少年的科学素养。
6、本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述环形加速装置包括若干安装环，若干安装环沿所述环形加速轨道的周长方向排列套设于所述环形加速轨道，每个所述安装环均绕设有电磁线圈和设置有红外传感器，所述红外传感器用于感应所述重力球，所述红外传感器控制连接于所述电磁线圈，所述电磁线圈电性连接于外部电源，所述重力球采用磁性材料制成。
7、通过采用上述技术方案，在重力球进入环形加速轨道时，它开始依次经过每个安装环上的电磁线圈，在任一安装环上的红外传感器感应到重力球接近电磁线圈时，会控制电磁线圈立即通电，以产生磁场，会给采用磁性材料制成的重力球提供电磁力，以推动重力球作加速运动，并在穿过对应电磁线圈后立即断电，以避免重力球被磁场减速，重力球在惯性作用下继续前往下一个电磁线圈，以重复进行加速，直至速度达到预设阈值，完成模拟质子环形加速的过程，其中，通过电磁线圈的精确控制和连续加速，重力球在环形加速轨道上能够获得稳定和可预测的加速效果，以提高演示过程的生动性和直观度。
8、本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述换轨组件包括舵机，所述舵机安装于所述环形加速轨道与所述打靶传输轨道之间，所述环形加速轨道对应所述舵机的位置开设有缺口，所述舵机的输出端安装有补充轨道，所述舵机用于带动所述补充轨道进行转动；
9、所述补充轨道的转动轨迹上存在闭合位置和连通位置，在所述补充轨道转动至闭合位置时，所述补充轨道与所述缺口搭接配合，以使所述环形加速轨道形成完整的轨道，在所述补充轨道转动至连通位置时，所述环形加速轨道连通于所述补充轨道且连通于所述打靶传输轨道。
10、通过采用上述技术方案，在重力球在环形加速轨道上加速至预设速度时，循迹传感器发送信号给控制面板，控制系统接收到信号后，激活舵机，使其带动补充轨道从闭合位置转动到连通位置，在连通位置时，补充轨道与打靶传输轨道相连通，重力球被引导至打靶传输轨道上，继续向靶座移动，完成打靶，在重力球未到预设速度时，舵机控制补充轨道始终位于闭合位置，以使补充轨道与环形加速轨道的缺口搭接配合，形成完整的环形轨道，确保重力球能够继续沿轨道加速，其中，通过舵机和补充轨道的精确控制，实现了重力球从环形加速轨道到打靶传输轨道的平滑过渡，提高了演示的流畅性和观赏性。
11、本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述环形加速轨道包括若干由外向内依次尺寸渐小的金属环，所述补充轨道包括若干由外向内依次尺寸渐小的弧状金属件，在所述补充轨道转动至闭合位置时，所述弧状金属件与所述金属环一一对应且形成完整的所述金属环。
12、通过采用上述技术方案，采用若干由外向内依次尺寸渐小的金属环作为环形加速轨道，能够减少重力球在环形加速运动中的能量损耗，以提高加速效率，同时便于与补充轨道进行整合，以形成完整的环形加速轨道。
13、本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述靶座处设置有聚光灯和聚光板，每个所述打靶模拟灯带远离所述靶座的一端设置于所述聚光板上，所述聚光灯设置于若干所述打靶模拟灯带和所述聚光板之间且灯光朝向所述聚光板上，所述控制按钮控制连接于所述聚光灯。
14、通过采用上述技术方案，当重力球撞击靶座上的控制按钮时，打靶模拟灯带被激活，同时聚光灯也亮起，聚光灯的光线通过聚光板聚焦到打靶模拟灯带上，使其发出更加明亮且集中的光线，这种灯光效果不仅增强了打靶模拟灯带的视觉效果，还使得中子散裂的模拟过程更加生动和直观。学生可以通过观察灯光的变化来更好地理解散裂中子源的工作原理。
15、本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：所述直线加速轨道和所述打靶传输轨道均为管状输送通道。
16、通过采用上述技术方案，采用管状输送通道，能够有效地限制重力球的运动范围，防止其偏离轨道。
17、本申请在一较佳示例中可以进一步配置为：散裂中子源微观运行原理教学演示装置还包括行径模拟灯带，所述行径模拟灯带沿所述直线加速轨道的长度方向、所述环形加速轨道的长度方向和所述打靶传输轨道的长度方向分别设置于所述直线加速轨道、所述环形加速轨道和所述打靶传输轨道。
18、通过采用上述技术方案，设置行径模拟灯带，能够额外通过灯光的方式，模拟和复现重力球的行径路线，以增强演示装置的趣味性。
19、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
20、1、通过重力球在倾斜设置的直线加速轨道、设置有环形加速装置的环形加速轨道和打靶传输轨道中的物理运本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种散裂中子源微观运行原理教学演示装置，其特征在于，包括：重力球(1)、直线加速轨道(2)、环形加速轨道(3)、环形加速装置(4)、打靶传输轨道(5)、靶座(6)、控制面板，所述直线加速轨道(2)倾斜设置且连通设置于所述环形加速轨道(3)，所述环形加速轨道(3)与所述打靶传输轨道(5)均水平设置，所述打靶传输轨道(5)一端搭接于所述环形加速轨道(3)且另一端搭接于所述靶座(6)，所述环形加速装置(4)设置于所述环形加速轨道(3)且用于加速所述重力球(1)，所述环形加速轨道(3)上设置有若干循迹传感器(7)，所述循迹传感器(7)用于监测所述重力球(1)通过的速度，所述环形加速轨道(3)与所述打靶传输轨道(5)之间设置有换轨组件(8)，在任一所述循迹传感器(7)监测所述重力球(1)的速度达到预设阈值后，所述换轨组件(8)用于将所述环形加速轨道(3)与所述打靶传输轨道(5)连通，所述靶座(6)一端设置有若干打靶模拟灯带(9)且另一端设置有控制按钮(10)，若干所述打靶模拟灯带(9)呈束状分布且均控制连接于所述控制按钮(10)，所述控制面板控制连接于所述环形加速装置(4)、所述循迹传
2.如权利要求1所述的一种散裂中子源微观运行原理教学演示装置，其特征在于，所述环形加速装置(4)包括若干安装环(41)，若干安装环(41)沿所述环形加速轨道(3)的周长方向排列套设于所述环形加速轨道(3)，每个所述安装环(41)均绕设有电磁线圈(42)和设置有红外传感器(43)，所述红外传感器(43)用于感应所述重力球(1)，所述红外传感器(43)控制连接于所述电磁线圈(42)，所述电磁线圈(42)电性连接于外部电源，所述重力球(1)采用磁性材料制成。
3.如权利要求1所述的一种散裂中子源微观运行原理教学演示装置，其特征在于，所述换轨组件(8)包括舵机(81)，所述舵机(81)安装于所述环形加速轨道(3)与所述打靶传输轨道(5)之间，所述环形加速轨道(3)对应所述舵机(81)的位置开设有缺口(82)，所述舵机(81)的输出端安装有补充轨道(83)，所述舵机(81)用于带动所述补充轨道(83)进行转动；
4.如权利要求3所述的一种散裂中子源微观运行原理教学演示装置，其特征在于，所述环形加速轨道(3)包括若干由外向内依次尺寸渐小的金属环，所述补充轨道(83)包括若干由外向内依次尺寸渐小的弧状金属件，在所述补充轨道(83)转动至闭合位置时，所述弧状金属件与所述金属环一一对应且形成完整的所述金属环。
5.如权利要求1所述的一种散裂中子源微观运行原理教学演示装置，其特征在于，所述靶座(6)处设置有聚光灯(11)和聚光板(12)，每个所述打靶模拟灯带(9)远离所述靶座(6)的一端设置于所述聚光板(12)上，所述聚光灯(11)设置于若干所述打靶模拟灯带(9)和所述聚光板(12)之间且灯光朝向所述聚光板(12)上，所述控制按钮(10)控制连接于所述聚光灯(11)。
6.如权利要求1所述的一种散裂中子源微观运行原理教学演示装置，其特征在于，所述直线加速轨道(2)和所述打靶传输轨道(5)均为管状输送通道。
7.如权利要求1所述的一种散裂中子源微观运行原理教学演示装置，其特征在于，还包括行径模拟灯带(13)，所述行径模拟灯带(13)沿所述直线加速轨道(2)的长度方向、所述环形加速轨道(3)的长度方向和所述打靶传输轨道(5)的长度方向分别设置于所述直线加速轨道(2)、所述环形加速轨道(3)和所述打靶传输轨道(5)。
...【技术特征摘要】
1.一种散裂中子源微观运行原理教学演示装置，其特征在于，包括：重力球(1)、直线加速轨道(2)、环形加速轨道(3)、环形加速装置(4)、打靶传输轨道(5)、靶座(6)、控制面板，所述直线加速轨道(2)倾斜设置且连通设置于所述环形加速轨道(3)，所述环形加速轨道(3)与所述打靶传输轨道(5)均水平设置，所述打靶传输轨道(5)一端搭接于所述环形加速轨道(3)且另一端搭接于所述靶座(6)，所述环形加速装置(4)设置于所述环形加速轨道(3)且用于加速所述重力球(1)，所述环形加速轨道(3)上设置有若干循迹传感器(7)，所述循迹传感器(7)用于监测所述重力球(1)通过的速度，所述环形加速轨道(3)与所述打靶传输轨道(5)之间设置有换轨组件(8)，在任一所述循迹传感器(7)监测所述重力球(1)的速度达到预设阈值后，所述换轨组件(8)用于将所述环形加速轨道(3)与所述打靶传输轨道(5)连通，所述靶座(6)一端设置有若干打靶模拟灯带(9)且另一端设置有控制按钮(10)，若干所述打靶模拟灯带(9)呈束状分布且均控制连接于所述控制按钮(10)，所述控制面板控制连接于所述环形加速装置(4)、所述循迹传感器(7)和所述换轨组件(8)；
2.如权利要求1所述的一种散裂中子源微观运行原理教学演示装置，其特征在于，所述环形加速装置(4)包括若干安装环(41)，若干安装环(41)沿所述环形加速轨道(3)的周长方向排列套设于所述环形加速轨道(3)，每个所述安装环(41)均绕设有电磁线圈(42)和设置有红外传感器(43)，所述红外传感器(43)用于感应所述重力球(1)，所述红外传感器(43)控制连接于所述电磁线圈(42)，所述电磁线圈(42)电性连接于外部电源，所述重力球(1)采用磁性材料制成。
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