小角X射线散射仪的制作方法

小角x射线散射仪
技术领域
1.本实用新型涉及x射线散射技术领域，具体为小角x射线散射仪。


背景技术：

2.小角x射线散射是一种区别于x射线广角(2θ：5
°
～165
°
)衍射的结构分析方法。小角x射线散射(saxs)是指当x射线透过试样时，在靠近原光束2
°
～5
°
的小角度范围内发生的散射现象。早在1930年，krishnamurti 就观察到炭粉、炭黑和各种亚微观大小的微粒在x射线透射光附近出现连续散射现象。
3.小角x射线散射被越来越多地应用于材料微观结构研究，其研究趋势逐年增长。小角x射线散射技术被用来表征物质的长周期、准周期结构、界面层以及呈无规则分布的纳米体系；还可用于金属和非金属纳米粉末、胶体溶液、生物大分子以及各种材料中所形成的纳米级微孔、合金中的非均匀区(gp 区)和沉淀析出相尺寸分布的测定；对非晶合金加热过程的晶化和相分离的小角x射线散射研究已引起学者的关注。小角x射线散射技术对促进材料研究具有重要意义。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供小角x射线散射仪，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：小角x射线散射仪，包括底座，所述底座内部设置有控制器，所述底座上部设置有用于产生测试所需x射线的测试光源机构、用于放置和移动样品的样品放置机构和探测机构，所述测试光源机构、样品放置机构和探测机构从左到右依次设置，所述样品放置机构包括样品舱、设置在样品舱内部的可在竖直平面二维运动的样品架机构以及设置在样品架机构上的样品放置台，所述控制器用于控制测试光源机构、样品放置机构和探测机构工作。
6.优选的，所述测试光源机构包括x射线微焦斑光源、用于聚焦x射线的x 射线聚焦镜、用于调节x射线焦斑大小和x射线光路准值性的光路处理模块和用于连接x射线聚焦镜和光路处理模块的连接架，所述x射线微焦斑光源产生的x射线经过x射线聚焦镜后进入到光路处理模块内，经光路处理模块产生测试需要的x射线，所述x射线微焦斑光源、x射线聚焦镜和光路处理模块分别与控制器连接。
7.优选的，所述样品舱为真空密封结构，所述样品舱的左侧与光路处理模块连接。
8.优选的，所述样品舱的一侧开设有舱门，用于取放样品。
9.优选的，所述样品架机构包括用于带动样品放置台竖直运动的z轴组件和用于带动样品放置台水平移动的x轴组件，所述z轴组件和x轴组件相互配合使用。
10.优选的，所述样品放置台包括若干样品台、设置在样品台内部的旋转组件和用于升降样品台的升降组件，所述升降组件的底部与z轴组件连接。
11.优选的，所述z轴组件包括z轴电缸、z轴轴架和z轴升降板，所述z轴电缸设置在z轴
轴架内，所述z轴电缸的上部与z轴升降板连接，所述z轴轴架内竖直设置有导向滑杆，所述导向滑杆贯穿z轴升降板，所述导向滑杆的上下两端分别与z轴轴架连接；所述z轴电缸与控制器连接；
12.所述x轴组件包括x轴电缸、x轴轴架和x轴滑台，所述x轴电缸设置在 x轴轴架内，所述x轴电缸的一端与x轴滑台连接，所述x轴轴架内水平设置有导向滑杆二，所述导向滑杆二贯穿x轴滑台，所述导向滑杆二的两端分别与x轴轴架内壁连接，所述x轴电缸有控制器连接。
13.所述升降组件包括外壳、选择电机、选择轴、套设在选择轴上的若干凸轮块、霍尔传感器、设置在选择轴表面的若干磁片和与凸轮块配合的连接块结构，所述磁片与霍尔传感器配合使用，用于标记凸轮块的旋转位置，所述选择电机设置在外壳内部，所述选择电机的输出轴与连接轴连接，所述霍尔传感器设置在外壳内与选择电机相对的一侧；所述选择电机与控制器连接；
14.所述连接块结构包括连接块、开设在连接块底部的滑槽、设置在连接块内部的固定电磁铁和动磁铁，所述连接块与样品台的底部连接，滑槽与凸轮块滑动连接，所述动磁铁设置在凸轮块内，所述固定电磁铁与控制器连接。
15.优选的，所述探测机构包括移动电机、移动螺杆、螺纹连接在移动螺杆上的移动块、移动轨道、移动座、三维移动台、x射线探测器和真空散射管道，所述真空散射管到与样品舱连通，所述移动轨道设置在真空散射管道内，所述移动座与移动固定滑动连接，所述三维移动台设置在移动座的上部，所述x 射线探测器与三维移动台连接，所述移动电机的输出轴与移动螺杆连接，所述移动块的上部与移动座的底部连接，所述移动电机设置在真空散射管内部右侧，所述移动电机与x射线探测器与控制器连接。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
17.1、本实用新型通过控制器启动移动电机，移动电机带动移动螺杆转动，移动螺杆带动移动块运动，移动块通过其上的移动座带动三维运动台运动，三维移动台运动带动x射线探测器运动，进而调整探测器与样品之间的距离；当探测器靠近样品时，可以获得样品的小角散射信号；当探测器远离样品时，可以获得样品的广角衍射信号；可以实现小角与广角数据的采集，应用范围更加广泛；
18.2、本实用新型同时通过设置多个样品台，可以进行批量的检测；即通过控制器启动选择电机，选择电机通过选择轴带动凸轮块转动，通过凸轮的转动带动安装在连接块上的样品台的上下往复运动，进而可以将需要进行检测的样品升起，将不需要检测的样品落下，避免其与待检测样品处于同一水平面时，对检测样品造成干扰，影响检测效果；
19.3、本实用新型在旋转轴的外表面安装有与凸轮转动角度配合的磁片，通过霍尔传感器感应到相应位置的磁片来确定相应的凸轮转动的角度信息；此外，当样品台升起到最大位置时，固定电磁铁和动磁铁吸合，起到固定限位凸轮的作用，避免凸轮过度转动，同时也使样品台更加稳定，避免样品台发生上下振动的情况以及受到卡阻无法正常落下而使凸轮无法控制升降实效的情况。
附图说明
20.图1为本实用新型小角x射线散射仪主视结构示意图；
21.图2为本实用新型主视结构剖视图；
22.图3为本实用新型升降组件结构示意图；
23.图4为本实用新型z轴组件结构示意图；
24.图5为本实用新型x轴组件结构示意图。
25.图中：底座1、控制器2、测试光源机构3、x射线微焦斑光源301、x射线聚焦镜302、光路处理模块303、连接架304、样品放置机构4、样品舱401、样品架机构402、z轴组件4021、z轴电缸40211、z轴轴架40212、z轴升降板40213、x轴组件4022、x轴电缸40221、x轴轴架40222、x轴滑台40223、样品放置台403、样品台4031、升降组件4032、外壳40321、选择电机40322、选择轴40323、凸轮块40324、霍尔传感器40325、磁片40326、连接块结构 40327、连接块403271、电磁铁403272、动磁铁403273、探测机构5、移动电机501、移动螺杆502、移动块503、移动轨道504、移动座505、三维移动台506、x射线探测器507、真空散射管道508。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.请参阅图1-5，本实用新型提供一种技术方案：小角x射线散射仪，包括底座1，底座1内部安装有控制器2，底座1上部安装有用于产生测试所需x 射线的测试光源机构3、用于放置和移动样品的样品放置机构4和探测机构5，测试光源机构3、样品放置机构4和探测机构5从左到右依次安装，样品放置机构4包括样品舱401、安装在样品舱401内部的可在竖直平面二维运动的样品架机构402以及安装在样品架机构402上的样品放置台403，控制器2用于控制测试光源机构3、样品放置机构4和探测机构5工作。
29.测试光源机构3包括x射线微焦斑光源301、用于聚焦x射线的x射线聚焦镜302、用于调节x射线焦斑大小和x射线光路准值性的光路处理模块303 和用于连接x射线聚焦镜302和光路处理模块303的连接架304，x射线微焦斑光源301产生的x射线经过x射线聚焦镜302后进入到光路处理模块303 内，经光路处理模块303产生测试需要的x射线，x射线微焦斑光源301、x 射线聚焦镜302和光路处理模块303分别与控制器2连接。
30.样品舱401为真空密封结构，样品舱401的左侧与光路处理模块303连接。
31.样品舱401的一侧开设有舱门，用于取放样品。
32.样品架机构402包括用于带动样品放置台403竖直运动的z轴组件4021 和用于带动样品放置台403水平移动的x轴组件4022，z轴组件4021和x轴组件4022相互配合使用。
33.样品放置台403包括若干样品台4031、安装在样品台4031内部的旋转组件4032和用于升降样品台4031的升降组件4032，升降组件4032的底部与z 轴组件4021连接。
34.z轴组件4021包括z轴电缸40211、z轴轴架40212和z轴升降板40213， z轴电缸40211安装在z轴轴架40212内，z轴电缸40211的上部与z轴升降板40213连接，z轴轴架40212内竖直安装有导向滑杆，导向滑杆贯穿z轴升降板40213，导向滑杆的上下两端分别与z轴轴架40212连接；z轴电缸40211与控制器2连接；
35.x轴组件4022包括x轴电缸40221、x轴轴架40222和x轴滑台40223， x轴电缸40221安装在x轴轴架40222内，x轴电缸40221的一端与x轴滑台 40223连接，x轴轴架40222内水平安装有导向滑杆二，导向滑杆二贯穿x轴滑台40223，导向滑杆二的两端分别与x轴轴架40222内壁连接，x轴电缸40221 有控制器2连接。
36.升降组件4032包括外壳40321、选择电机40322、选择轴40323、套设在选择轴40323上的若干凸轮块40324、霍尔传感器40325、安装在选择轴40323 表面的若干磁片40326和与凸轮块40324配合的连接块结构40327，磁片40326 与霍尔传感器40325配合使用，用于标记凸轮块40324的旋转位置，选择电机40322安装在外壳40321内部，选择电机40322的输出轴与连接轴连接，霍尔传感器40325安装在外壳40321内与选择电机40322相对的一侧；选择电机40322与控制器2连接；
37.连接块结构40327包括连接块403271、开设在连接块403271底部的滑槽、安装在连接块403271内部的固定电磁铁403272和动磁铁403273，连接块 403271与样品台4031的底部连接，滑槽与凸轮块40324滑动连接，动磁铁403273安装在凸轮块40324内，固定电磁铁403272与控制器2连接。
38.探测机构5包括移动电机501、移动螺杆502、螺纹连接在移动螺杆502 上的移动块503、移动轨道504、移动座505、三维移动台506、x射线探测器 507和真空散射管道508，真空散射管到与样品舱401连通，移动轨道504安装在真空散射管道508内，移动座505与移动固定滑动连接，三维移动台506 安装在移动座505的上部，x射线探测器507与三维移动台506连接，移动电机501的输出轴与移动螺杆502连接，移动块503的上部与移动座505的底部连接，移动电机501安装在真空散射管内部右侧，移动电机501与x射线探测器507与控制器2连接。
39.工作原理：使用时，将待检测的样品放置在样品台4031上，关闭舱门，保持样品仓密封，从x射线微焦斑光源301发射x射线，经过x射线聚焦镜 302和光路处理模块303处理后的x射线照射在样品上，产生小角散射信号和广角衍射信号，通过探测器来接收散射信号或衍射信号；
40.通过控制器2启动移动电机501，移动电机501带动移动螺杆502转动，移动螺杆502带动移动块503运动，移动块503通过其上的移动座505带动三维运动台运动，三维移动台506运动带动x射线探测器507运动，进而调整探测器与样品之间的距离；当探测器靠近样品时，可以获得样品的小角散射信号；当探测器远离样品时，可以获得样品的广角衍射信号；可以实现小角与广角数据的采集，应用范围更加广泛；
41.通过安装多个样品台4031，可以进行批量的检测；即通过控制器2启动选择电机40322，选择电机40322通过选择轴40323带动凸轮块40324转动，通过凸轮的转动带动安装在连接块403271上的样品台4031的上下往复运动，进而可以将需要进行检测的样品升起，将不需要检测的样品落下，避免其与待检测样品处于同一水平面时，对检测样品造成干扰，影响检测效果；
42.同时，通过控制器2控制x轴电缸40221启动，通过x轴电缸40221带动安装在x轴滑台40223上的外壳40321做水平运动，外壳40321带动样品台4031运动，从而将需要做检测的样品移动到x射线的光路上；
43.在旋转轴的外表面安装有与凸轮转动角度配合的磁片40326，通过霍尔传感器40325感应到相应位置的磁片40326来确定相应的凸轮转动的角度信息，信息传递给控制器2，控制器2进而确定是相应样品台4031处于升起的状态和还是处于落下的状态，从而将放置有需要做检测的样品的样品台4031升起；
44.此外，当样品台4031升起到最大位置时，固定电磁铁403272和动磁铁 403273吸合，起到固定限位凸轮的作用，避免凸轮过度转动，同时也使样品台4031更加稳定，避免样品台4031发生上下振动的情况以及受到卡阻无法正常落下而使凸轮无法控制升降实效的情况。
45.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
46.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.小角x射线散射仪，包括底座(1)，所述底座(1)内部设置有控制器(2)，其特征在于：所述底座(1)上部设置有用于产生测试所需x射线的测试光源机构(3)、用于放置和移动样品的样品放置机构(4)和探测机构(5)，所述测试光源机构(3)、样品放置机构(4)和探测机构(5)从左到右依次设置，所述样品放置机构(4)包括样品舱(401)、设置在样品舱(401)内部的可在竖直平面二维运动的样品架机构(402)以及设置在样品架机构(402)上的样品放置台(403)，所述控制器(2)用于控制测试光源机构(3)、样品放置机构(4)和探测机构(5)工作。2.根据权利要求1所述的小角x射线散射仪，其特征在于：所述测试光源机构(3)包括x射线微焦斑光源(301)、用于聚焦x射线的x射线聚焦镜(302)、用于调节x射线焦斑大小和x射线光路准值性的光路处理模块(303)和用于连接x射线聚焦镜(302)和光路处理模块(303)的连接架(304)，所述x射线微焦斑光源(301)产生的x射线经过x射线聚焦镜(302)后进入到光路处理模块(303)内，经光路处理模块(303)产生测试需要的x射线，所述x射线微焦斑光源(301)、x射线聚焦镜(302)和光路处理模块(303)分别与控制器(2)连接。3.根据权利要求1所述的小角x射线散射仪，其特征在于：所述样品舱(401)为真空密封结构，所述样品舱(401)的左侧与光路处理模块(303)连接。4.根据权利要求1所述的小角x射线散射仪，其特征在于：所述样品舱(401)的一侧开设有舱门，用于取放样品。5.根据权利要求1所述的小角x射线散射仪，其特征在于：所述样品架机构(402)包括用于带动样品放置台(403)竖直运动的z轴组件(4021)和用于带动样品放置台(403)水平移动的x轴组件(4022)，所述z轴组件(4021)和x轴组件(4022)相互配合使用。6.根据权利要求1所述的小角x射线散射仪，其特征在于：所述样品放置台(403)包括若干样品台(4031)和用于升降样品台(4031)的升降组件(4032)，所述升降组件(4032)的底部与z轴组件(4021)连接。7.根据权利要求5所述的小角x射线散射仪，其特征在于：所述z轴组件(4021)包括z轴电缸(40211)、z轴轴架(40212)和z轴升降板(40213)，所述z轴电缸(40211)设置在z轴轴架(40212)内，所述z轴电缸(40211)的上部与z轴升降板(40213)连接，所述z轴轴架(40212)内竖直设置有导向滑杆，所述导向滑杆贯穿z轴升降板(40213)，所述导向滑杆的上下两端分别与z轴轴架(40212)连接；所述z轴电缸(40211)与控制器(2)连接；所述x轴组件(4022)包括x轴电缸(40221)、x轴轴架(40222)和x轴滑台(40223)，所述x轴电缸(40221)设置在x轴轴架(40222)内，所述x轴电缸(40221)的一端与x轴滑台(40223)连接，所述x轴轴架(40222)内水平设置有导向滑杆二，所述导向滑杆二贯穿x轴滑台(40223)，所述导向滑杆二的两端分别与x轴轴架(40222)内壁连接，所述x轴电缸(40221)有控制器(2)连接。8.根据权利要求6所述的小角x射线散射仪，其特征在于：所述升降组件(4032)包括外壳(40321)、选择电机(40322)、选择轴(40323)、套设在选择轴(40323)上的若干凸轮块(40324)、霍尔传感器(40325)、设置在选择轴(40323)表面的若干磁片(40326)和与凸轮块(40324)配合的连接块结构(40327)，所述磁片(40326)与霍尔传感器(40325)配合使用，用于标记凸轮块(40324)的旋转位置，所述选择电机(40322)设置在外壳(40321)内部，所述选择电机(40322)的输出轴与连接轴连接，所述霍尔传感器(40325)设置在外壳(40321)内与
选择电机(40322)相对的一侧；所述选择电机(40322)与控制器(2)连接；所述连接块结构(40327)包括连接块(403271)、开设在连接块(403271)底部的滑槽、设置在连接块(403271)内部的固定电磁铁(403272)和动磁铁(403273)，所述连接块(403271)与样品台(4031)的底部连接，滑槽与凸轮块(40324)滑动连接，所述动磁铁(403273)设置在凸轮块(40324)内，所述固定电磁铁(403272)与控制器(2)连接。9.根据权利要求1所述的小角x射线散射仪，其特征在于：所述探测机构(5)包括移动电机(501)、移动螺杆(502)、螺纹连接在移动螺杆(502)上的移动块(503)、移动轨道(504)、移动座(505)、三维移动台(506)、x射线探测器(507)和真空散射管道(508)，所述真空散射管到与样品舱(401)连通，所述移动轨道(504)设置在真空散射管道(508)内，所述移动座(505)与移动固定滑动连接，所述三维移动台(506)设置在移动座(505)的上部，所述x射线探测器(507)与三维移动台(506)连接，所述移动电机(501)的输出轴与移动螺杆(502)连接，所述移动块(503)的上部与移动座(505)的底部连接，所述移动电机(501)设置在真空散射管内部右侧，所述移动电机(501)与x射线探测器(507)与控制器(2)连接。

技术总结
本实用新型公开了小角X射线散射仪，包括底座，所述底座内部设置有控制器，所述底座上部设置有用于产生测试所需X射线的测试光源机构、用于放置和移动样品的样品放置机构和探测机构，所述测试光源机构、样品放置机构和探测机构从左到右依次设置，所述样品放置机构包括样品舱、设置在样品舱内部的可在竖直平面二维运动的样品架机构以及设置在样品架机构上的样品放置台，所述控制器用于控制测试光源机构、样品放置机构和探测机构工作。本实用新型当探测器靠近样品时，可以获得样品的小角散射信号；当探测器远离样品时，可以获得样品的广角衍射信号；可以实现小角与广角数据的采集，应用范围更加广泛。应用范围更加广泛。应用范围更加广泛。


技术研发人员：武美玲
受保护的技术使用者：安徽国科仪器科技有限公司
技术研发日：2021.11.25
技术公布日：2022/5/25