通用粉末衍射譜儀自動(dòng)換樣系統(tǒng)研究.pdf

1、中國散裂中子源(CSNS)坐落于廣東東莞，是我國重點(diǎn)建設(shè)的重大科學(xué)研究基礎(chǔ)裝置，建成后我國將成為世界上第一個(gè)擁有散裂中子源的發(fā)展中國家。通用粉末衍射譜儀(GPPD)是CSNS首批建設(shè)的3臺(tái)譜儀之一，它具有較高的能量分辨率和合適的中子通量，能提供不同要求的實(shí)驗(yàn)條件，滿足大多數(shù)科學(xué)研究人員利用粉末衍射譜儀研究物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)和磁結(jié)構(gòu)的需求。為了提高中子粉末衍射實(shí)驗(yàn)的效率，需要將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到換樣系統(tǒng)中。本文針對GPPD的換樣需求和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，

2、設(shè)計(jì)了一種可以對樣品進(jìn)行精確地抓取和放置，自動(dòng)按順序抓取樣品放到中子束流中，并能調(diào)節(jié)樣品使其位于束流最強(qiáng)處的自動(dòng)換樣系統(tǒng)。該系統(tǒng)在不破壞真空環(huán)境的情況下，一次安裝就可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)樣品的連續(xù)實(shí)驗(yàn)操作。
　　論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　第一章，概述了國內(nèi)外散列中子源的發(fā)展?fàn)顩r以及中國散裂中子源通用粉末衍射譜儀的現(xiàn)狀。介紹了國外在中子衍射譜儀自動(dòng)換樣系統(tǒng)方面的研究現(xiàn)狀，提出了本論文的主要研究內(nèi)容和意義。
　　第二章，基于自動(dòng)

3、換樣系統(tǒng)的功能需求和性能要求，對系統(tǒng)進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的自動(dòng)換樣系統(tǒng)包含樣品移動(dòng)結(jié)構(gòu)、換樣結(jié)構(gòu)、樣品抓取結(jié)構(gòu)、真空結(jié)構(gòu)和監(jiān)控裝置等部分，同時(shí)對系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要使用的伺服電機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)扭矩和慣性慣量匹配分析。
　　第三章，通過分析自動(dòng)換樣系統(tǒng)的滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)靜剛度模型，進(jìn)而建立了進(jìn)給系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，同時(shí)考慮傳動(dòng)剛度隨位置變化、非線性摩擦等因素，使之更接近真實(shí)物理模型。通過Simulink軟件對模型進(jìn)行仿真分析，得到了進(jìn)給系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)

4、響應(yīng)特性。
　　第四章，設(shè)計(jì)了基于PLC的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有“遠(yuǎn)程”和“本地”兩種控制模式，而“遠(yuǎn)程”控制模式又分為自動(dòng)模式和手動(dòng)模式。同時(shí)，開發(fā)了基于EPICS的人機(jī)交互系統(tǒng)，為用戶提供了簡便直觀的操作界面，并通過DB文件實(shí)現(xiàn)與PLC之間的通訊。
　　第五章，介紹了自動(dòng)換樣系統(tǒng)的組裝，同時(shí)對系統(tǒng)在時(shí)域和頻域的響應(yīng)特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，詳細(xì)分析了系統(tǒng)的響應(yīng)速度、運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性等性能參數(shù)。
　　第六章，對全文進(jìn)行工作