CN106205317A - 旋转型无散射四刀狭缝装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转型无散射四刀狭缝装置，包括壳体，所述壳体上设有供光线穿过的通孔，所述通孔内设有可对光线进行筛选的四个移动件，所述四个移动件分别由独立动力件控制驱动，所述壳体与夹部相连，所述夹部连接于调节部件，该调节部件包括用于控制夹部水平方向移动的导轨模块、用于控制夹部竖直方向移动的调节模块及用于控制夹部周向转动的旋转模块；所述旋转模块包括可带动夹部同步旋转的转动件、与转动件配合的驱动件及用于调控转动件转动角度的调节件，该调节件与驱动件相连。本发明可以从各个方位对光线进行调节筛选，调节便捷，调节精准度高，稳定性好，结构简单。

Description

旋转型无散射四刀狭缝装置

技术领域

本发明属于光学实验设备领域，尤其是涉及一种旋转型无散射四刀狭缝装置。

背景技术

X-射线衍射法是测定蛋白质晶体结构的重要方法，而同步辐射光源的高通量和良好的相干性为发展高分辨和高产出的X-射线干涉光刻技术提供了物质基础。

同步辐射装置主要由储存环、光束线和实验站构成，电子储存环是同步辐射光源的主体与核心，它的性能直接决定了同步辐射光源性能的优劣，为了保证向用户提供在空间位置上高度稳定的同步辐射光，电子束轨道的稳定需要被控制在微米量级。光束线中需使用大量的精密狭缝，以限定光束张角、阻挡杂散光、提高能量分辨率。通常在光束线站入口距光源点一定距离处采用一个四刀狭缝来定义分支光束线的水平和垂直接收角，以消除散射光，保证光束的空间相干性和光束质量，并且可根据需要调整开口的大小。作为光束线中的重要部件，狭缝的主要作用是限制光束口径、提高能量分辨率、保护下游光学元件及定义二次光源等。对用于超高真空的狭缝来说，需要解决高精度、高稳定性等问题，狭缝本身的性能包括刀口的直线度、平行度和刀口运动的重复精度，为了保证上述性能在超高真空环境中顺利实现，无散射四刀狭缝中的四个缝片独立运动，每个刀片都由一个电机驱动，四个电机分别在其控制的方向上带动一个刀片做直线一维运动，并在正、负限位开关规定的行程范围内直线运动，采用线性驱动装置及精密直线导轨来实现开合，同步辐射光束从四刀狭缝的四个刀片围成的方形缝隙中穿过。

在蛋白质晶体结构的测定实验中，通过分析几组水平和竖直设置的狭缝以截取出具有高度准直性的光束，同时需要对狭缝闭合中心位置进行现场调节，但是如果四刀狭缝整体装置本身在使用过程中不能保证其移动的稳定性和移动精度的准确性，上述狭缝本身的性能也无法保证。目前在无散射四刀狭缝在使用过程中，通常需要使用者手动调节四刀狭缝设备在水平方向、竖直方向或周向等方位的位置，不仅操作麻烦，而且调节精度不高，调整到目标方位后的稳定性也不佳，进而导致实验数据的偏差，无法保证高精度和稳定性，无法满足光束线的使用要求。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种可以在多方位快速、精确地调整光束穿过位置的旋转型无散射四刀狭缝装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种旋转型无散射四刀狭缝装置，包括壳体，所述壳体上设有供光线穿过的通孔，所述通孔内设有可对光线进行筛选的四个移动件，所述四个移动件分别由独立动力件控制驱动，所述壳体与夹部相连，所述夹部连接于调节部件，该调节部件包括用于控制夹部水平方向移动的导轨模块、用于控制夹部竖直方向移动的调节模块及用于控制夹部周向转动的旋转模块；所述旋转模块包括可带动夹部同步旋转的转动件、与转动件配合的驱动件及用于调控转动件转动角度的调节件，该调节件与驱动件相连。用于夹持四刀狭缝的夹部可以通过导轨模块在水平方向上左右移动、也可以通过调节模块在竖直方向上上下移动、再可以通过旋转模块在周向转动或通过移动整个调节部件改变距离的远近，从而实现了夹部从各个方位上的改变，不仅操作方便，而且调节精度高，调节达到目标位置后的稳定性佳，结构简单。

进一步的，所述导轨模块包括下基板、转轴及在转轴带动下可沿下基板左右移动的上基板，所述上基板设有安装座，所述夹部设于该安装座上。下基板保持不动，夹部随着上基板同步移动，转轴的转动周数、转动方向及转动速度决定了安装座的左右移动速度。

进一步的，所述调节模块包括支架，所述支架上设有可推动安装座向下移动的推件，所述安装座内设有推动安装座向上移动的复位件；所述安装座上设有定位轴，所述复位件一端与该定位轴相抵。推件与复位件配合实现安装座的上移或下移，推件的上移或下移距离决定了安装座的上下移动距离，从而保证了安装座上、下移动的精度。

进一步的，所述转动件上套设有一对角接触轴承，其中一角接触轴承的侧边设有伸缩盖板，转动件向内突出形成第一收紧台，该第一收紧台对应于其中一角接触轴承的内圈，伸缩盖板向内突出形成第二收紧台，该第二收紧台对应于角接触轴承的内圈。角接触轴承的设置便于消除间隙，配合更加紧密，避免通过松紧螺丝时第二收紧台和第一收紧台同时收紧角接触轴承的内圈和外圈，达不到收紧的效果。

进一步的，所述上基板内与转轴相对的位置设有空腔，该空腔内沿水平方向可移动的设有弹性件，该弹性件的一端与空腔的内壁相抵，弹性件的另一端与盖板相抵，盖板与转轴的内端面相抵。盖板与转轴之间形成间隙，增加小阻尼作用，不仅避免转轴向上基板内侧移动，而且转动转轴的手感较好，不会在转轴与上基板之间形成过大的摩擦力。

进一步的，所述下基板上设有燕尾槽，该燕尾槽上可拆卸设有第一齿部，所述转轴上设有与该第一齿部配合的第二齿部。第一齿部与第二齿部咬合力较大，且咬合紧密，不会产生间隙及错位现象，从而提高水平移动的稳定性和精确性。

进一步的，所述上基板上设有锁定件，所述锁定件上设有斜切面，该斜切面可与燕尾槽侧壁配合以锁止上基板。便于安装座水平方向上移动至目标位置后的限位，避免其发生偏移，影响实验效果；斜切面可向内顶住燕尾槽侧壁，增加两者间的摩擦力，从而避免到达目标位置后上基板和下基板发生偏移。

进一步的，所述下基板上设有用于限制上基板水平方向行程的限位部。避免安装座向左或向右过度移动脱离基座。

进一步的，所述下基板上设有刻度区，所述上基板上设有与该刻度区配合的指示件，该指示件上形成第二刻度线。便于使用者直观地读取水平方向上移动的位移，也便于准确控制安装座水平移动的距离。

进一步的，所述支架包括第一挡板和与第一挡板垂直设置的第二挡板，所述推件设于该第一挡板，所述第二挡板上设有限制夹部竖直方向行程的限位槽；所述第二挡板上设有与安装座配合的直线导轨。限位槽避免夹部向上或向下过度移动，而且避免其移动时发生左右晃动，有效提高移动精度；直线导轨限制了安装部的上、下移动，避免安装座与第二挡板发生偏移，保证了装配的精确度和稳定性。

本发明的有益效果是：可以从上下、左右及周向各个方位对四刀狭缝的位置进行调整，调节便捷，调节精准度高，装配精度高，稳定性好，结构简单。

附图说明

图1为本发明的部分侧面结构示意图。

图2为基座与转轴、锁定件的配合结构示意图。

图3为本发明的部分结构侧面剖视图。

图4为本发明的侧面结构示意图。

图5为本发明的部分背部结构示意图。

图6为夹部的剖面结构示意图。

图7为夹部的主视结构示意图。

图8为旋转模块与安装座的配合结构示意图。

图9为本发明的部分俯视结构剖面示意图。

图10为图9中的A处结构放大图。

图11为本发明的部分背面立体结构示意图。

图12为本发明的部分正面立体结构示意图。

图13为壳体与夹部的配合结构示意图。

图14为本发明的转动配合结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

参照图1-14所示，一种旋转型无散射四刀狭缝装置，包括壳体5，壳体5的中间部分形成供光线穿过的通孔52，该通孔52的四侧分别活动连接有四个移动件，通过独立的动力件51分别对四个移动件进行驱动，四个移动件可以沿着壳体5的径向移动，从而可以选择不同区域的光线，对其进行扫描，可以调整光线穿过通孔52的质量。壳体5与夹部1相连，该夹部1为设置在贯穿调节部件前、后侧面的通孔内的柱形连接法兰，夹部1的前端部外侧壁向外延伸形成环形凸沿，该凸沿上周向均布有六个贯穿凸沿的安装孔11，该安装孔11用于固定连接外部壳体5，将夹部1的安装孔11对准壳体5上的相应位置，然后通过螺丝穿过安装孔11与壳体5螺接固定，从而当夹部1从调节部件上取下时，壳体5与夹部1不会产生相对位移，拆装灵活。环形凸沿表面向套设在调节部件上的柱形结构方向突出形成两个定位销12。由于部分光学实验需要在真空条件下进行，为了增加密封性，可以在夹部1凸沿与外部光学实验设备壳体5相接触的一面连接O型圈14，从而保证夹部1与壳体5的密封配合。

当夹部1套装在调节部件上时，通过导轨模块可以在水平方向上左右自由移动，夹部1通过调节模块可以在竖直方向上上、下自由移动，夹部1通过旋转模块可以沿周向自由转动，从而实现全方位的位置调节。

具体的，导轨模块包括基座21、转轴23和安装座24，基座21包括上基板211和下基板212，下基板212上表面形成向上突出的燕尾槽213，上基板211的下表面形成与燕尾槽213形状、大小相同的卡槽。燕尾槽213中间部分向下凹陷形成容置腔，该容置腔内通过螺栓可拆卸连接有第一齿部22，螺栓便于第一齿部22的更换，可以延长整个调节部件的使用寿命。该第一齿部22突出于燕尾槽213的上表面设置，且第一齿部22包括多个平行排列的斜齿条221，斜齿条221与第一齿部22的长度方向呈倾斜角度设置，相对于直齿条，斜齿条221的咬合力更大，且不会出现咬合间隙，从而基座21与转轴23之间的移动配合更好。转轴23包括伸入上基板211内部的连杆231和固定连接在连杆231外侧端部便于旋转的握部232，为了提升用户的使用手感，可以在握部232外表面设置用于增大摩擦力的凹凸纹路。连杆231的外壁上固定连接有第二齿部233，第二齿部233上的齿条也为倾斜设置，且与斜齿条221的倾斜方向、倾斜角度一致，该第二齿部233可与第一齿部22啮合，从而当转动握部232带动连杆231转动时，第二齿部233与斜齿条221配合，上基板211随着连杆231在水平方向移动。为了改善旋转连杆231的手感，也为了防止连杆231向里移动，在上基板211内与连杆231相对的位置开设有空腔，该空腔内活动设有弹性件234，弹性件234可以在空腔内进行水平方向的左右移动，该弹性件234的一端与空腔的内壁相抵，弹性件234的另一端与盖板235相抵，盖板235的右侧壁与连杆231的内端面相抵，从而连杆231与盖板235之间具有一定的间隙，避免连杆231与上基板211之间摩擦力过大，但又在连杆231端面与盖板235侧面之间形成小阻尼，从而旋转握部232的手感较好，弹性件234对连杆231的弹力作用也保证了第二齿部233与斜齿条221之间时刻处于啮合状态，不会发生偏转。

转动握部232，通过斜齿条221与第二齿部233的配合，与连杆231连接的上基板211可以与下基板212产生水平方向上的位移，即上基板211沿着固定不动的下基板212左右移动，转动握部232的速度可以决定上基板211沿着下基板212左右移动的速度。上基板211上靠近转轴23的位置设有锁定件25。该锁定件25包括伸入上基板211内部的连轴251和固定连接在连轴251外侧端部便于旋转的第二握部252。连轴251位于上基板211内部的一端形成具有斜切面253的限位部，连轴251转动时，该限位部不随着连轴251转动，但会在连轴251的带动下向燕尾槽213的侧壁方向移动，该斜切面253的倾斜度与燕尾槽213的侧壁相适配，即转动第二握部252向内推进限位部时，斜切面253抵住燕尾槽213的侧壁，由于摩擦力作用上基板211处于锁止状态，避免上基板211到达目标水平位置后，上基板211相对于下基板212发生左右偏移；反向转动第二握部252，斜切面253放松燕尾槽213的侧壁，即处于解锁状态，此时上基板211可左右移动。

为了直观地观察到上基板211水平移动的距离，在下基板212前后侧面上均设有刻度区，而相应的上基板211的前侧面上刻画有与下基板212前侧面刻度区261配合可以指示移动距离的刻度线217。为了避免上基板211移动脱离下基板212，也为了控制上基板211的水平移动行程，在下基板212的后侧面上设置限位部214，该限位部214可以是设置在下基板212后侧面刻度区262两端向外凸出的凸柱结构，上基板211上固定连接有指示件215，该指示件215上形成第二刻度线216，当指示件215移动至两个凸柱处时，无法继续向左或向右移动。为了提高调节部件整体的稳定性，基座21的下方还可以固定连接有支撑台26，支撑台26包括固定连接在基座21下方的支撑部263和通过螺栓固定连接在支撑部263底部的平台264，平台264的横截面大于支撑部263的横截面，从而调节部件放置于水平位置时结构更加稳定。在平台264的上表面还连接有用于直观观察平台264是否放置于水平位置的水准泡265，于本实施例中，上述下基板212前侧面刻度区261和下基板212后侧面刻度区262设置在支撑部263的前侧面和后侧面上。

安装座24呈具有空腔的长方体结构，安装座24的中间部分贯穿形成通孔242，夹部1套接在该通孔242上。通孔242上可转动地连接有转动件41，转动件41的端部向外延伸形成凸缘，凸缘上开设有插孔411，两个定位销12分别***两个插孔411，形成夹部1与转动件41的限位配合连接，当夹部1套接入转动件41的中空通孔后，再在夹部1的另一端通过螺纹连接后端盖13，从而带有壳体5的夹部1可以随着转动件41转动。

具体的，调节模块包括支架31，为了提高装配的精确性和稳定性，简化装配过程，支架31呈开口朝侧边的U字形，其可以是一体成型结构，也可以包括垂直设置的第一挡板311和第二挡板312及与第一挡板311平行的第三挡板313。第三挡板313与上基板211固定连接，且第三挡板313的横截面与上基板211的横截面大小形状相同，其垂直连接在第二挡板312上位于第一挡板311同一侧的下部位置。第二挡板312部分突出于第三挡板313的下表面设置，该突出的部分侧壁与上基板211的侧壁相贴合，从而基座21与支架31之间的配合更加精密。第一挡板311位于安装座24的上方，与安装座24的顶面平行设置，第一挡板311上垂直连接有推件32，转动该推件32可穿过第一挡板311顶住安装座24的上顶面向下推动安装座24，压缩设置在安装座24空腔内的复位件33，于本实施例中复位件33为竖直放置的弹簧，安装座24上设有呈柱形的定位轴241，为了避免复位件33的下端发生移位，复位件33的下端部抵住定位轴241顶面。安装座24内顶面向下延伸形成限位凸部，复位件33套设在该限位凸部上，避免复位件33的上端发生移位。当反向旋转推件32向上移动，即松开推件32对安装座24的压力，复位件33带动安装座24向上移动，移动距离为推件32下端部至安装座24顶面的距离，即推件32的底面始终与安装座24的顶面相抵。为了直观观察安装座24上下移动的距离，在推件32的高度方向上***套设连接有微分头。

为了控制安装座24上下移动的最大行程，在第二挡板312上开设贯穿第二挡板312前后壁的限位槽315，该限位槽315不仅限制夹部1上下移动的距离，而且避免其移动时发生左右晃动。第二挡板312上设有两个直线导轨314，于本实施例中，该直线导轨为滚珠导轨结构，直线导轨314的两侧开设有容置滚珠的卡位槽，安装座24上与直线导轨314相对应的位置开设有凹槽，直线导轨314刚好卡设在凹槽与第二挡板312之间，从而安装座24可以沿着直线导轨314在竖直方向上移动带动夹部1上下移动，增加了竖直方向上位移的稳定性，避免发生偏移，而且为了便于装配，直线导轨314可以凸出于安装座24的上表面设置。

具体的，旋转模块包括套设在安装座24通孔242上的转动件41、带动转动件41转动的驱动件42及与驱动件42相连的调节件43，调节件43凸出于安装座24的侧面设置。于本实施例中，转动件41和驱动件42为蜗轮蜗杆副结构，旋转转动件41带动蜗杆转动，设于蜗杆上的齿与设于蜗轮上的齿啮合，驱动蜗轮转动。具体的，通孔242的侧壁上开设有供齿条突出的开孔，通孔242的两端分别形成容置轴承的凸台，于本实施例中，选用成对设置的角接触轴承243，为了便于驱动件42轻松驱动转动件41转动，角接触轴承243套设在转动件41的外侧，位于安装座24背面的角接触轴承243的一侧设有环形的伸缩盖板244，当通过拧紧螺丝向内收紧伸缩盖板244时，两边的轴向间隙被收紧，当通过松开螺丝伸缩盖板244向外放松时，两边的轴向间隙增大，从而可以根据使用环境等因素调整，增加了配合精度。为了便于角接触轴承243的收紧，转动件41的凸缘内侧向内突出形成第一收紧台412，该第一收紧台412对应于角接触轴承243的内圈，相应的，伸缩盖板244的内侧也向内突出形成第二收紧台245，该第二收紧台245对应于另一角接触轴承243的内圈，从而向内收紧角接触轴承243时，避免第二收紧台245和第一收紧台412同时收紧角接触轴承243的内圈和外圈，达不到收紧的效果。

为了可以在安装座24的两侧同时转动驱动件42调节转动件41的转动方向和转动角度，在安装座24的两侧分别设置通过轴承与驱动件42相连的左调节件431和右调节件432，两个使用者可以分别站在左调节件431一侧和右调节件432所在一侧的设置，进行同步调节操作，不仅操作方便，而且调节精度高。在左调节件上还同轴设有调零件433，左调节件431的外壁和调零件433的内壁之间设有O型圈434，从而当外力握住左调节件431使其静置不动时，转动调零件433，其相对左调节件431运动，可以实现调零作用，当外力转动左调节件431时，调零件433会跟着左调节件431同步转动。左调节件431的***设置有环形刻度，左调节件431旋转一周旋转角度为6度，总共设置60个刻度，从而旋转调节件43时，可以对照环形刻度进行调整转动件41所转动的角度。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种旋转型无散射四刀狭缝装置，包括壳体（5），所述壳体（5）上设有供光线穿过的通孔（52），所述通孔（52）内设有可对光线进行筛选的四个移动件，所述四个移动件分别由独立动力件（51）控制驱动，其特征在于：所述壳体（5）与夹部（1）相连，所述夹部（1）连接于调节部件，该调节部件包括用于控制夹部（1）水平方向移动的导轨模块、用于控制夹部（1）竖直方向移动的调节模块及用于控制夹部（1）周向转动的旋转模块；所述旋转模块包括可带动夹部（1）同步旋转的转动件（41）、与转动件（41）配合的驱动件（42）及用于调控转动件（41）转动角度的调节件（43），该调节件（43）与驱动件（42）相连。

2.根据权利要求1所述的旋转型无散射四刀狭缝装置，其特征在于：所述导轨模块包括下基板（212）、转轴（23）及在转轴（23）带动下可沿下基板（212）左右移动的上基板（211），所述上基板（211）设有安装座（24），所述夹部（1）设于该安装座（24）上。

3.根据权利要求1所述的旋转型无散射四刀狭缝装置，其特征在于：所述调节模块包括支架（31），所述支架（31）上设有可推动安装座（24）向下移动的推件（32），所述安装座（24）内设有推动安装座（24）向上移动的复位件（33）；所述安装座（24）上设有定位轴（241），所述复位件（33）一端与该定位轴（241）相抵。

4.根据权利要求1所述的旋转型无散射四刀狭缝装置，其特征在于：所述转动件（41）上套设有一对角接触轴承，其中一角接触轴承（243）的侧边设有伸缩盖板（244），转动件（41）向内突出形成第一收紧台（412），该第一收紧台（412）对应于其中一角接触轴承的内圈，伸缩盖板（244）向内突出形成第二收紧台（245），该第二收紧台（245）对应于角接触轴承（243）的内圈。

5.根据权利要求2所述的旋转型无散射四刀狭缝装置，其特征在于：所述上基板（211）内与转轴（23）相对的位置设有空腔，该空腔内沿水平方向可移动的设有弹性件（234），该弹性件（234）的一端与空腔的内壁相抵，弹性件（234）的另一端与盖板（235）相抵，盖板（235）与转轴（23）的内端面相抵。

6.根据权利要求2所述的旋转型无散射四刀狭缝装置，其特征在于：所述下基板（212）上设有燕尾槽（213），该燕尾槽（213）上可拆卸设有第一齿部（22），所述转轴（23）上设有与该第一齿部（22）配合的第二齿部（233）。

7.根据权利要求6所述的旋转型无散射四刀狭缝装置，其特征在于：所述上基板（211）上设有锁定件（25），所述锁定件（25）上设有斜切面（253），该斜切面（253）可与燕尾槽（213）侧壁配合以锁止上基板（211）。

8.根据权利要求2所述的旋转型无散射四刀狭缝装置，其特征在于：所述下基板（212）上设有用于限制上基板（211）水平方向行程的限位部（218）。

9.根据权利要求2所述的旋转型无散射四刀狭缝装置，其特征在于：所述下基板（212）上设有刻度区（262），所述上基板（211）上设有与该刻度区（262）配合的指示件（215），该指示件（215）上形成第二刻度线（216）。

10.根据权利要求3所述的旋转型无散射四刀狭缝装置，其特征在于：所述支架（31）包括第一挡板（311）和与第一挡板（311）垂直设置的第二挡板（312），所述推件（32）设于该第一挡板（311），所述第二挡板（312）上设有限制夹部（1）竖直方向行程的限位槽（315），所述第二挡板（312）上设有与安装座（24）配合的直线导轨（314）。