阅读说明：本技术 一种快速移动定位发射度测量仪的装置 (Device for quickly moving, positioning and measuring instrument for emittance ) 是由 刘振威 符振辉 管峰平 温立鹏 于 2019-10-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种快速移动定位发射度测量仪的装置,属于束流诊断探测技术领域其技术方案要点是包括支撑架、位于支撑架下方的大密封法兰、安装在支撑架上的信号室以及和信号室连接的测量仪头部；支撑架上还设有气动装置以及微调装置,气动装置和微调装置连接,微调装置和信号室连接在一起。本发明解决了测量仪头部需要较长时间运动到束流区域,强度较大的束流容易对其他设备造成影响的问题,达到了能够使测量仪头部快速运动到束流区域,及时的进行测量,避免束流对其他设备造成影响。(The invention discloses a device for quickly moving and positioning an emittance measuring instrument, which belongs to the technical field of beam diagnosis and detection and has the technical scheme that the device comprises a support frame, a large sealing flange positioned below the support frame, a signal chamber arranged on the support frame and a measuring instrument head connected with the signal chamber; the support frame is also provided with a pneumatic device and a fine adjustment device, the pneumatic device is connected with the fine adjustment device, and the fine adjustment device is connected with the signal chamber. The invention solves the problems that the head of the measuring instrument needs to move to the beam area for a long time and the beam with higher intensity easily affects other equipment, achieves the purposes of enabling the head of the measuring instrument to move to the beam area quickly, measuring in time and avoiding the beam affecting other equipment.)

一种快速移动定位发射度测量仪的装置

技术领域

本发明涉及束流诊断探测技术领域，更具体的说，它涉及一种快速移动定位发射度测量仪的装置。

背景技术

离子源的发射度是调节优化束流线的重要指标，所以发射度的测量十分重要。在进行加速器离子源注入线发射度测量过程中，需要将测量仪头部从注入线垂直方向***，运动到束流区域前端的初始测量位置，再由步进电机控制进行逐步扫描。

现可参考授权公告号为CN104090292B的中国发明专利，其公开了一种用于较高能量重离子束流诊断的位置灵敏探测器，其主要特点在于包括有气体密封腔内设有束流探头，束流探头固连于端口密封法兰组件的固定支架上；气体密封腔包括有在气盒的一侧设有入射窗，在另一侧设有出射窗；束流探头由两组束流测量单元组成，每组束流测量单元由高压极、绝缘垫板和信号极顺序排列组成；端口密封法兰组件由固定支架和端口密封法兰组成；多路信号引出转接板包括有多路信号引出板和多路信号转接板；多路信号转接板的一端设有接触端***密封法兰的密封口与多路信号引出板的信号输出端连接，另一端设有多芯连接器为束线位置灵敏探测器的信号输出端口，多路信号引出板的信号输入端与束流探头的信号极相连。

上述技术存在的缺陷：上述技术中以及现在大多数的发射度测量仪均是通过步进电机控制测量仪头部运动到束流去进行测量，因为运动的距离过长，故需要时间较长，在步进电机控制测量仪头部运动的时间内，离子源束流在注入线中处于无阻挡状态，束流强度若较高，则会对其它设备产生不必要的影响。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种快速移动定位发射度测量仪的装置，其通过气动装置和微调装置的配合实现了快速移动测量仪头部，使测量仪头部能够更快的移动到束流区域，减少或弥补因为束流长时间处于无阻挡状态对其他设备造成影响。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种快速移动定位发射度测量仪的装置，包括支撑架、位于支撑架下方的大密封法兰、安装在支撑架上的信号室以及和信号室连接的测量仪头部；

支撑架上还设有气动装置以及微调装置，气动装置和微调装置连接，微调装置和信号室连接在一起。

通过采用上述技术方案，气动装置首先驱动信号室以及测量仪头部快速运动，然后微调装置控制信号室以及测量仪头部进行细微的运动，因为气动装置已经驱动测量仪头部快速移动了较多的距离，故微调装置能够很快的驱动测量仪头部运动到束流区域进行监测。

本发明进一步设置为：所述气动装置包括和支撑架连接的安装架以及固定连接在安装架上的气缸，气缸竖直向下设置，气缸的活塞杆下端固定连接有移动板，微调装置安装在移动板上。

通过采用上述技术方案，气缸能够更快更稳的对信号室和测量仪头部进行驱动，能够尽量的减少移动过程中产生的震动，避免对发射度测量仪内部的零件造成损坏。

本发明进一步设置为：所述微调装置包括安装在移动板上的步进电机以及和信号栓接的连接板，连接板呈U型设置；

步进电机竖直向下设置，且步进电机为丝杠贯穿轴式步进电机，丝杠的下端和连接板转动连接，使丝杠能够沿着自身的轴线转动。

通过采用上述技术方案，步进电机为丝杠贯穿轴式步进电机能够更好的对测量仪头部运动速度进行控制，且具有自锁功能，能够使测量仪头部停留在束流区域，进而使发射度测量仪能够更好的对离子源发射度进行测量；因为气动装置弥补了大部分的位移，极大地减少了步进电机丝杠的行程，避免因为测量仪头部重量而导致的下坠，从而减少了测量仪头部重量对精度的影响，且步进电机不需要移动过大的距离，故能够通过改选螺纹间距更小的丝杆，使得发射度测量的步进更加细分，从而进一步提高了测量的精确程度。

本发明进一步设置为：所述支撑架为两个对称设置的支撑板，支撑板竖直设置，两个支撑板中一个支撑板的侧壁上栓接有滑轨，且位于两个支撑板相互靠近的侧壁上；

信号室的靠近滑轨的侧壁上栓接有滑块，滑块上开设有和滑轨相互配合的滑槽。

通过采用上述技术方案，滑块和滑轨的配合能够对信号室的运动进行限位，使信号室只能够上下运动，防止信号室的左右晃动，进而避免对发射度测量仪的工作造成影响。

本发明进一步设置为：两个所述支撑板相互靠近的侧壁上开设有竖直的凹槽，移动板上固定连接有能够在凹槽内上下滑动的凸块；

移动板远离气缸的一端两侧壁上固定连接有限位板，两个支撑板的侧壁上均设有能够和限位板配合的缓冲式限位器。

通过采用上述技术方案，凹槽和凸块的配合，能够对移动的运动进行限制，且同时步进电机安装在移动板上，步进电机的丝杠和信号室连接，能够进一步对信号室的运动进行限位，避免信号室发生晃动，缓冲式限位器能够对气动装置的运动距离进行限制，且能够减少气缸推动信号室运动产生的冲击力，进而减少移动板和缓冲限位器接触时产生的震动，故能够减少对信号室以及测量仪头部造成影响。

本发明进一步设置为：所述缓冲式限位器包括固定连接在支撑板侧壁上的固定块以及位于固定块上方的支撑块，支撑块能够上下移动；

支撑块的下表面固定连接有导向柱，导向柱穿过固定块且能够沿着自身轴线方向上下运动，导向柱上还套设有弹簧，弹簧的上下两端分别和固定块以及支撑块固定连接。

通过采用上述技术方案，移动板和支撑块接触时，移动板移动造成的冲击力会导致支撑块向下移动，从而对弹簧进行压缩，弹簧压缩蓄力会对支撑块施加反弹力，从而使移动板受到反弹力，能够起到减震的作用，减少移动板和支撑块接触时受到的反作用力，进而能够减少发射度测量仪受到的震动力，避免发射度测量仪受到损坏，导向柱能够避免支撑块发生横向的移动，避免对弹簧造成扭曲，增加缓冲式限位器的使用寿命。

本发明进一步设置为：两个所述支撑板中没有栓接滑轨的支撑板上设有直滑式电位器，滑座栓接在支撑板上，电刷安装在真空室上。

通过采用上述技术方案，能够对信号室的往返运动进行监测，进而能够对信号室运动位置的准确性进行监测，进而能够提高对束流测量的准确性。

本发明进一步设置为：所述滑轨的上下两端均设有栓接在支撑板上的限位块。

通过采用上述技术方案，限位块能够对信号室的最大运动距离进行限位，避免信号室运动过位，从而能够防止信号室和滑轨脱离，使滑轨能够一直对信号室进行限定。

本发明进一步设置为：所述信号室的下表面固定连接有圆筒，圆筒的下端穿过大密封法兰和测量仪头部固定连接，圆筒内设有水冷管以及信号传输线，水冷管和信号传输线沿着圆筒延伸和测量仪头部连接；

信号室和支撑板垂直的两侧壁上分别固设有水冷接头和信号接头，水冷接头和水冷管连接，信号接头和信号传输线连接。

通过采用上述技术方案，水冷管能够通入冷水，从而能够对测量仪头部进行降温，能避免测量仪头部接收束流时发热，提高发射度测量仪的使用寿命。

本发明进一步设置为：所述圆筒上套设有波纹管，波纹管通过小密封法兰和信号室栓接，波纹管的下端和大密封法兰固定连接。

通过采用上述技术方案，束流处于真空室内，大密封法兰和真空室连接，信号室也处于真空环境，小密封法兰使波纹管和信号室栓接，波纹管的下端和大密封法兰连接，从而使信号室真空室能够连在一起，不会对圆筒的运动造成影响，还不会导致空气的进入。

综上所述，本发明相比于现有技术具有以下有益效果：

1.气动装置驱动信号室和测量仪头部进行初始以及大部分的位移，微调装置控制信号室和测量仪头部进行缓慢的小部分的位移，故气动装置和微调装置的配合能够使测量仪头部准确稳定迅速的进入束流区域，对束流角度进行测量，避免束流长时间的没有阻挡的对其他的设备造成影响；

2.气动装置主要是气缸驱动，微调装置主要是丝杠贯穿轴式步进电机驱动，气缸能够快速稳定的进行驱动，丝杠贯穿轴式步进电机不需要过长的丝杠，能够更好的驱动测量仪头部进行运动，还不会因为测量仪头部的重量对测量准确性造成影响；

3.支撑板的侧壁上设有缓冲式限位器，缓冲式限位器主要用固定块、弹簧以及支撑块构成，气动装置中的移动板和支撑块接触时，弹簧会受力压缩，能够减少移动板受到的反作用力，从而能够减少发射度测量仪受到的震动力，故能够增加发射度测量仪的使用寿命；

4.由于步进电机免除了初始移动的工作，可以改选螺纹间距更小的丝杆，使得发射度测量的步进更加细分，从而进一步提高了测量的精确程度。

附图说明

图1是实施例的结构图；

图2是实施例中突显水冷管和信号传输线的局部剖视图；

图3是实施中突显凹槽和凸块配合关系的结构图；

图4是实施例中突显支撑块的结构图；

图5是实施例中突显限位块的结构图；

图6是图5中A部放大图；

图7是实施例中突显直滑式电位器的结构图；

图8是实施例中信号室被气动装置驱动后的状态示意图；

图9是图8中B部放大图。

图中：1、支撑架；11、支撑板；12、凹槽；13、长条孔；14、定位槽；2、信号室；21、圆筒；22、信号传输线；23、水冷管；24、信号接头；25、水冷接头；26、波纹管；27、小密封法兰；28、滑块；29、滑槽；3、气动装置；31、安装架；32、气缸；33、移动板；331、凸块；34、限位板；35、支撑块；36、固定块；37、导向柱；38、弹簧；4、微调装置；41、步进电机；42、连接板；5、大密封法兰；6、测量仪头部；7、滑轨；71、限位块；8、直滑式电位器；81、滑座；82、电刷；9、最大限位保护器；91、固定板；92、基座；93、弹片；94、塑料滚轮；95、固定螺栓。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例：一种快速移动定位发射度测量仪的装置，如图1所示，包括在支撑架1、安装在支撑架1上的信号室2、气动装置3以及微调装置4；支撑架1的下端栓接有大密封法兰5，大密封法兰5的下方设有测量仪头部6，在对离子源发射度测量时，将大密封法兰5安装在离子源所在的真空室上，气动装置3驱动信号室2和测量仪头部6快速移动一定的距离，然后微调装置4控制信号室2和测量仪头部6进行运动，使测量仪头部6运动到束流区域，对离子源的发射度进行测量，气动装置3驱动初始位移和大部分的位移，微调装置4只需要运动较小的位移，气动装置3快速运动吗，微调装置4慢速运动，能够使测量仪头部6快速的运动到给束流区域，还不会使测量仪头部6产生震动，使测量仪头部6能够稳定准确的运动到束流区域；所以不会使束流过长中的时间没有阻挡，避免强度过高的束流对其他设备造成影响，还能够准确的对离子源发射度进行测量。

如图1所示，支撑架1为两个竖直的支撑板11构成，支撑板11的下端和大密封法兰5栓接，信号室2处于两个支撑板11之间，且信号室2能够沿着支撑板11上下运动，气动装置3安装在两个支撑板11的上端。

如图1和图2所示，信号室2的下表面固定连接有圆筒21，圆筒21的下端穿过大密封法兰5和测量仪头部6固定连接，圆筒21的内部设有信号传输线22以及水冷管23，信号传输线22和水冷管23的下端也和测量仪头部6固定连接，信号室2两个对称的侧壁上均固定连接有信号接头24和水冷接头25，信号传输线22和水冷管23的上端处于信号室2内分别和信号接头24以及水冷接头25连接，信号接头24和外置的线路连接，水冷接头25和外界水管连接，对水冷管23提供冷水；测量仪头部6测量的结果通过信号传输线22进行传输，从而将测量的结果传输到电脑上，水冷管23内存在冷水，能够对测量仪头部6进行降温，能够防止测量仪头部6因为束流的冲击而发热。

如图1所示，圆筒21上套设有波纹管26，波纹管26的上端通过小密封法兰27和信号室2下表面栓接，波纹管26的下端和大密封法兰5固定连接，在进行测量时，信号室2内部也处于真空环境，大密封法兰5安装在离子源所在的真空室后，波纹管26能够使信号室2和真空室连通，进而使圆筒21的运动更加方便还能够防止空气进入信号室2和真空室。

如图1所示，气动装置3包括固定在支撑板11上表面的安装架31以及和安装架31固定连接的气缸32，气缸32竖直向下设置，气缸32的活塞杆末端固定连接有移动板33，微调装置4安装在移动板33上，气缸32能够带动移动板33上下运动，进而带动微调装置4的运动，气动装置3将微调装置4、信号室2以及测量仪头部6推动一定位置后，再由微调装置4控制信号室2以及测量仪头部6进行运动；气缸32控制移动板33的运动能够使移动板33更加快速稳定的运动，减少气动装置3运动过长中产生的震动力，进而减少震动力对发射度测量仪造成的影响。

如图3所示，两个支撑板11相互靠近的侧壁上开设有竖直的凹槽12，移动板33上固定连接有能够在凹槽12内滑动的凸块331，凹槽12和凸块331的配合能够对移动板33的移动进行限位，使移动板33只能够上下移动。

如图4所示，移动板33远离气缸32的一端两侧上均固定连接有限位板34，限位板34的下方设有支撑块35，支撑块35的下方设有固定连接在支撑板11上的固定块36，支撑块35的下表面固定连接有导向柱37，导向柱37的下端穿过固定块36，且导向柱37能够沿着自身的轴线上下运动，导向柱37上套设有弹簧38，弹簧38的两端分别和支撑块35以及固定块36固定连接；气缸32将移动板33推动到支撑块35处停止运动，在移动板33和支撑块35接触时，会对支撑块35造成冲击，支撑块35受到冲击力对弹簧38进行压缩，从而减少支撑块35对移动板33施加的反作用力，能够使移动板33更加平稳的停止，不会产生过大的震动力，减少对发射度测量仪造成的影响。

如图4和图5所示，微调装置4包括安装在移动板33上的步进电机41以及和信号室2栓接的连接板42，连接板42呈U型设置；步进电机41为丝杠贯穿轴式步进电机41，步进电机41竖直设置，且步进电机41的丝杠下端和连接板42转动连接，对丝杠沿着自身的轴线转动不会造成影响；在气缸32推动信号室2运动到支撑块35附近时，气缸32停止运动，步进电机41开始控制信号室2向下运动，进而带动测量仪头部6运动；因为气动装置3进行初始和大部分的位移，故不需要步进电机41控制信号室2运动较多的位移，步进电机41的丝杠可以短一些，故不会因为过长的丝杠导致测量仪头部在自身的重力下产生下坠，提高了测量准确性，且步进电机41的丝杠行程少，能够使测量仪头部6更加稳定的运动到束流区域，由于步进电机免除了初始移动的工作，可以改选螺纹间距更小的丝杆，使得发射度测量的步进更加细分，从而进一步提高了测量的精确程度。

如图6和图7所示，两个支撑板11相互靠近就的侧壁上分别设有滑轨7以及直滑式电位器8；滑轨7竖直设置栓接在支撑板11的侧壁上，信号室2的侧壁上栓接有和滑块28，滑块28上开设有滑槽29，滑槽29套在滑轨7上，能够沿着滑轨7滑动，滑轨7和滑块28的配合，能够对信号室2的移动进行限位，使信号室2只能够上下移动，避免信号室2的横向移动；滑轨7的上下两端均栓接有限位块71，限位块71能够对信号室2的最大位移进行限位，避免信号室2运动过位，从而避免滑块28和滑轨7分离。

如图7所示，直滑式电位器8包括栓接在支撑板11上的滑座81以及栓接在信号室2上的电刷82，当信号室2运动时，带动电刷82在滑座81上滑动，通过电刷82在滑座81上不同的位置产生的电信号不用的作用对信号室2所处的位置进行检测，进而能够更好的对信号室2所处位置进行监测，达到对信号室2运动进行准确的监测的目的，对信号室2的运动更好的进行监测，进而提高对束流测量的准确性。

如图8和图9所示，栓接有滑座81的支撑板11上开设有长条孔13，长条孔13竖直设置，且长条孔13的两端均设有最大限位保护器9，最大限位保护器9包括安装在支撑板11上的固定板91以及和固定板91固定连接有基座92，基座92上固定连接有L形的弹片93，弹片93上固设有塑料滚轮94；信号室2和测量仪头部6运动时，如果运动距离超出限定的最大距离，信号室2会和塑料滚轮94接触，进而对弹片93施力，使弹片93变形，则最大限位保护器9会发出电信号，使步进电机41或气缸32停止运动，避免信号室2受到损坏；塑料滚轮94的硬度较低，不会对信号室2造成划伤。

如图9所示，固定板91为L形，固定板91扣在支撑板11上，固定板91上螺纹连接有固定螺栓95，支撑板11上开设有竖直的定位槽14，固定螺栓95的末端处于定位槽14没，定位槽14和固定螺栓95的配合，方便最大限位保护器9的安装，使最大限位保护器9快速准确的安装在支撑板11上，提高安装的速度，竖直的定位槽14沿着支撑板11的长度方向延伸，使最大限位保护器9的位置能够调节，进而对信号室2的最大位移进行限定。

具体实施过程：首先将发射度测量仪安装在离子源所处的真空室上，最大密封法兰5和真空室连接能够避免空气的进入，然后抽真空，信号室2通过波纹管26和真空室连接，所以信号室2内也处于真空的环境，波纹管26不会对信号室2的移动造成影响；然后在信号室2的信号接头24上连接线路，水冷接头25上连接外置水管，使冷水能够进入水冷管23；启动气缸32，气缸32推动移动板33运动，进而推动信号室2和测量仪头部6进行运动，当移动板33和支撑块35接触时，气缸32停止控制移动板33运动，因为支撑块35通过弹簧38和固定块36接触，故移动板33和支撑块35接触不会产生过大的震动，避免震动力对发射度测量仪造成影响；气动装置3停止运动后，步进电机41控制信号室2和测量仪头部6进行运动，步进电机41控制信号室2和测量仪头部6运动的距离较短，故能够使测量仪头部6稳定快速的运动到束流区域，对离子源发射度进行测量，测量的信息通过信号传输线22输出，水冷管23内部的冷水能够对测量仪头部6进行降温，避免测量仪头部6受到束流的冲击发热，因为步进电机41中的丝杠行程短，故丝杠的长度不会很长，能够避免测量仪头部6在自身的重力下发生下坠，故能够提高测量的准确性，除此之外，由于步进电机41免除了初始移动的工作，可以改选螺纹间距更小的丝杆，使得发射度测量的步进更加细分，从而进一步提高了测量的精确程度；测量结束后，可操作气动装置3拉回发射度测量仪，同时也可操作步进电机41回归初始位置。

由于步进电机41免除了初始移动的工作，可以改选螺纹间距更小的丝杆，使得发射度测量的步进更加细分，从而进一步提高了测量的精确程度；信号室2以及测量仪头部6只采用电机驱动，一根丝杆螺纹间距是固定的，所以初始运动和测量运动需要兼顾：要保证运动速度，螺纹间距越大越好；要提高测量精细度，螺纹越细越好，但是二者相互矛盾。本方案中电机只作为测量运动，丝杆螺纹可以很细，极大提高测量精细程度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。