本發(fā)明涉及一種粒子輻照實驗設(shè)備，具體涉及一種粒子輻照樣品的固定裝置及其固定方法。

背景技術(shù)：

近年來，高能粒子輻照技術(shù)開始越來越多的應(yīng)用到材料研究領(lǐng)域。目前常用的輻照粒子包括離子、中子及質(zhì)子，利用不同的粒子對材料進行高能粒子輻照試驗，在材料研究領(lǐng)域已得到較廣泛應(yīng)用，尤其在核電用金屬材料的模擬輻照研究領(lǐng)域。

無論采用何種粒子輻照，都不能避開“如何把材料置入輻照終端以實現(xiàn)粒子輻照”這一關(guān)鍵問題。一般情況下，對于室溫條件下的輻照試驗，用普通導(dǎo)電膠即可滿足對樣品的固定要求。導(dǎo)電膠是一種同時具備導(dǎo)電性能和粘接性能的膠粘劑，它可以將多種導(dǎo)電材料連接在一起，使被連接材料間形成電的通路。但是在某些苛刻條件下(如高溫)開展粒子輻照研究時，需要考慮以下影響因素：

(1)導(dǎo)電膠在高溫下的粘結(jié)強度相對較低，且隨著溫度的升高，其粘結(jié)性能也會隨之降低；

(2)粘結(jié)強度受到樣品表面光潔度的影響，無法滿足表面粗糙、形狀復(fù)雜樣品的粘結(jié)要求；

(3)試驗時樣品夾具連同樣品垂直置入輻照終端，樣品本身所受重力作用，在高溫粒子沖擊下，樣品易脫落；

(4)長時間、苛刻條件下進行粒子輻照，導(dǎo)電膠的粘結(jié)強度亦會降低。

在高溫粒子輻照試驗過程中，當出現(xiàn)以上一種或多種要素時，使用導(dǎo)電膠粘結(jié)的樣品將會松動或脫落，直接導(dǎo)致試驗失敗，使試驗不得不進行重復(fù)操作。所以，在高溫條件下開展粒子輻照試驗時，導(dǎo)電膠粘結(jié)這一傳統(tǒng)固定方法將會造成試驗效率低下、成本提高，在很大程度上已經(jīng)不能滿足高溫粒子輻照試驗的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種牢固、高效、環(huán)保的高溫粒子輻照樣品的固定裝置及其固定方法，以實現(xiàn)不同形狀、尺寸試驗樣品的輻照研究的固定工作，可廣泛應(yīng)用于高溫粒子輻照試驗領(lǐng)域。

技術(shù)方案：本發(fā)明提供了一種高溫粒子輻照樣品的固定裝置，包括通過支架固定在輻照設(shè)備中的樣品夾具，所述樣品夾具為豎直的平板結(jié)構(gòu)，板面上設(shè)有以面板中心呈中心對稱的多個弧形鏤空導(dǎo)軌，所述弧形鏤空導(dǎo)軌的弧度背離板面中心彎曲；

每個所述弧形鏤空導(dǎo)軌供螺絲穿過且螺絲具有相適配的螺帽旋緊將配套的墊片鎖死，所述墊片將一銅片壓在樣品夾具的板面上，所述銅片壓住樣品的邊緣，各個弧形鏤空導(dǎo)軌對應(yīng)的銅片相互配合將樣品固定在樣品夾具上。

進一步，所述弧形鏤空導(dǎo)軌共有4個。

進一步，所述弧形鏤空導(dǎo)軌的寬為2.0mm，弧度為π/2。

進一步，所述樣品夾具的四角為拋光的45°倒角，所述樣品夾具的上、下端長4.0cm，高3.5cm，厚0.8cm。

進一步，所述螺絲的規(guī)格為m2.3，最大外徑2.28mm，最大線徑1.98mm。

進一步，所述銅片與樣品接觸的一面保持光潔。

進一步，所述銅片包括一系列寬度為2.0-4.0mm、厚度為0.5-1.0mm、長度為2.0-8.0mm的銅片，固定樣品過程中需根據(jù)樣品實際大小進行選取。

進一步，所述支架為直徑0.8cm的支柱。

一種高溫粒子輻照樣品的固定方法，包括以下步驟：

(1)采用高壓水切割方法制作樣品夾具，并在樣品夾具上切出關(guān)于樣品夾具中心點呈中心對稱的鏤空弧形導(dǎo)軌，其確定過程為：首先通過測量找到樣品夾具的中心點，設(shè)為原點，建立直角坐標系，確定各個導(dǎo)軌的的圓心位置坐標點及導(dǎo)軌的內(nèi)弧半徑，找到導(dǎo)軌對應(yīng)的圓弧中心線的兩端坐標；

(2)將樣品夾具固定于輻照設(shè)備中，確定粒子束斑在樣品夾具上的實際輻照位置；

(3)取出樣品夾具，將樣品輕置于樣品夾具上的輻照粒子束斑對應(yīng)位置上；

(4)在樣品夾具的每個導(dǎo)軌上分別插入螺絲，根據(jù)樣品尺寸選用合適的銅片，擦拭銅片以確保銅片清潔，將銅片一端輕壓住樣品的邊緣，將螺絲的墊片壓住銅片另一端，擰緊螺母完成對樣品的固定工作。

有益效果：本發(fā)明固定裝置采用螺絲、銅片組合的固定方法，可有效避免高溫時導(dǎo)電膠粘度降低的問題，不受樣品表面光潔度的影響，抵消樣品自身所受重力的影響，克服了高溫時導(dǎo)電膠粘結(jié)度降低的不利因素，提高了試驗效率，節(jié)約了研究成本，更為牢固、高效、環(huán)保；同時，本發(fā)明可通過調(diào)節(jié)夾具螺絲位置、選擇不同尺寸的銅片以實現(xiàn)不同形狀、尺寸試驗樣品的固定，可廣泛應(yīng)用于高溫粒子輻照試驗領(lǐng)域。

附圖說明

圖1為樣品夾具及支架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實施例1固定完成后的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為實施例2固定完成后的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面對本發(fā)明技術(shù)方案進行詳細說明，但是本發(fā)明的保護范圍不局限于所述實施例。

實施例：

實施例1：對尺寸為18mm×18mm×1mm的樣品4進行固定，采用一種高溫粒子輻照樣品的固定裝置，如圖1所示，包括通過支架1固定在輻照設(shè)備中的樣品夾具2，支架1為直徑0.8cm的支柱。樣品夾具2為豎直的平板結(jié)構(gòu)，樣品夾具2的四角為拋光的45°倒角，樣品夾具2的上、下端長4.0cm，高3.5cm，厚0.8cm。板面上設(shè)有四個以面板中心呈中心對稱的弧形鏤空導(dǎo)軌3，導(dǎo)軌3的弧度背離板面中心向外彎曲。具體的，弧形鏤空導(dǎo)軌3的寬為2.0mm，弧度為π/2。

弧形鏤空導(dǎo)軌3供螺絲6穿過并配合螺帽用于固定樣品4。首先，樣品4的邊緣被銅片5的一端壓住，銅片5的另一端被墊片壓合在樣品夾具2的板面上，并通過旋緊的螺絲6螺母鎖死墊片將樣品4固定在樣品夾具2上。銅片5與樣品4接觸的一面保持光潔，避免污染樣品4。螺絲6的規(guī)格為m2.3，最大外徑2.28mm，最大線徑1.98mm。選用長度為2mm、寬度為3mm、厚度為1mm的銅片5。

上述固定裝置的固定方法包括以下步驟：

第一步：采用高壓水切割方法制作樣品夾具2，切割精度為0.1mm，并在夾具上切出四個關(guān)于樣品夾具2中心點呈中心對稱的鏤空弧形導(dǎo)軌3，其確定過程為：首先通過測量找到夾具的中心點，設(shè)為原點(0,0)，建立直角坐標系，四個導(dǎo)軌3的圓心位置分別為(12.0mm,12.0mm)、(-12.0mm,12.0mm)、(-12.0mm,-12.0mm)、(12.0mm,-12.0mm)，內(nèi)弧半徑為5.0mm，對應(yīng)四個導(dǎo)軌3圓弧中心線的兩端坐標分別為(6.0mm,12.0mm)、(12.0mm,6.0mm)、(-6.0mm,12.0mm)、(-12.0mm,6.0mm)、(-12.0mm,-6.0mm)、(-6.0mm,-12.0mm)、(6.0mm,-12.0mm)、(12.0mm,-6.0mm)；

第二步：將夾具固定于輻照設(shè)備中，確定粒子束斑在夾具上的實際輻照位置；

第三步：取出夾具，將樣品4輕置于夾具上的輻照粒子束斑對應(yīng)位置上；

第四步：在夾具的四個導(dǎo)軌3上分別插入四個螺絲6，根據(jù)樣品4尺寸選用合適的四片銅片5，擦拭銅片5以確保銅片5清潔，將銅片5一端輕輕壓住樣品4的邊緣，將螺絲6的墊片壓住銅片5另一端，擰緊螺母完成對樣品4的固定工作。

輻照溫度大于等于300℃，允許偏差±5℃。試驗樣品4表面尺寸不大于20mm×20mm，厚度不大于1.0mm，樣品4表面經(jīng)機械拋光和化學(xué)拋光處理。

實施例2：對半徑為3.0mm的圓片樣品4進行固定，與實施例1大致相同，所不同的是選取的銅片5是長度為8mm的銅片5。