加速器束測器的機械設(shè)計與控制系統(tǒng)研究.pdf

1、本文是依托中科院高能所“靶升降機構(gòu)機械系統(tǒng)及可調(diào)狹縫機構(gòu)機械系統(tǒng)研制”的項目要求而開展的。為了獲得加速器系統(tǒng)實際所需要的電子束以便進入靶室進行轟擊實驗，需要通過可調(diào)狹縫對聚焦的電子束進行過濾以降低電子束流的脈沖強度，來獲得最終所需要的準單個電子。因極弱流電子直線加速器電子槍出口的束流流強在微安量級，此時每個束流脈沖里包含的電子數(shù)目相對較多。為了降低電子束流的脈沖流強，需采用多套可調(diào)狹縫機構(gòu)，以控制能夠從加速節(jié)中通過的電子數(shù)目。每套可調(diào)狹

2、縫機構(gòu)對電子束流脈沖流強的控制能力有所差別，但最終的目標(biāo)是將電子束流脈沖中的電子數(shù)目降至準單個電子。為了對狹縫的寬度進行精確調(diào)節(jié)，要求可調(diào)狹縫機構(gòu)每一步的調(diào)節(jié)步長為5μm，通過選用高性能的步進電機來實現(xiàn)這一要求。而通過可調(diào)狹縫的電子束是不是準單個電子，這需要通過升降靶機構(gòu)來測試。在測量束流流強及電子數(shù)目時，靶升降機構(gòu)是安放有測量探頭的真空進出機構(gòu)，該機構(gòu)在步進電機的帶動下實現(xiàn)測量探頭的往復(fù)運動。為了達到較高的重復(fù)性，靶升降機構(gòu)的復(fù)位精度

3、要達到0.02mm。
　　本文根據(jù)項目要求，利用現(xiàn)代設(shè)計方法設(shè)計了一套加速器束測器機械系統(tǒng)，同時對其控制系統(tǒng)進行了初步研究。
　　首先，本文介紹了有限元分析方法在該機械系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用，并且著重對束測器中靶升降機構(gòu)的關(guān)鍵承載零部件進行了強度分析和校核，利用Inventor自帶的AN SY S模塊為束測器的設(shè)計和改進提供了理論依據(jù)。
　　其次，為了使系統(tǒng)能夠進行三維±15mm的調(diào)節(jié)，本文利用Inventor軟件在實體造型

4、和生成工程圖的高效性等方面具有的特殊優(yōu)勢，分別對束測器中可調(diào)狹縫機構(gòu)機械系統(tǒng)和靶升降機構(gòu)機械系統(tǒng)進行了建模，并且經(jīng)過反復(fù)的優(yōu)化設(shè)計，最終設(shè)計了一套三維調(diào)節(jié)機構(gòu)。建模優(yōu)化設(shè)計的同時綜合考慮了材料的利用率，生產(chǎn)制造成本，加工裝配工藝等重要因素，使得束測器的設(shè)計方案更為合理。
　　另外，本文還重點對加速器束測器的驅(qū)動裝置硬件系統(tǒng)進行了設(shè)計。完成了驅(qū)動裝置模型的建立，并結(jié)合實際工況條件，重點對各機械系統(tǒng)中所用到的線性移動機構(gòu)的驅(qū)動元件——