一种放射性试样的电子探针屏蔽样品座的制作方法

1.本发明涉及核燃料循环及辐照技术领域，具体涉及一种放射性试样的电子探针屏蔽样品座。


背景技术：

2.核能作为一种能量密度高、清洁、低碳、可持续能源，是应对全球能源短缺和环境污染问题的主要方法之一。燃料元件作为核反应堆堆芯的核心部件，通过元素裂变反应释放能量，同时产生大量的裂变核素，而获得辐照后燃料元件裂变核素的种类、含量、分布等数据对燃料元件辐照效应及服役性能至关重要。
3.辐照后的燃料元件具有较高的放射性计量水平，常规的能谱仪在进行元素分析时，所需的特征x射线常被掩盖在γ辐射中，对元素分析造成较大的干扰，同时还会造成设备损坏。电子探针由于波谱仪的分光棱镜作用，使得特征x射线与γ射线不在同一方向，为相应的屏蔽设计提供了更大的操作空间，逐渐成为辐照后核燃料微区成分及裂变核素分析的关键设备。然而，在电子探针对高剂量水平的待测试样进行分析时，强放射性试样仍会对设备本身及实验人员和实验环境造成放射性伤害，因此有必要从源头即放射性试样本身进行必要的放射性屏蔽设计。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种放射性试样的电子探针屏蔽样品座，能够实现在不影响电子探针正常测试的情况下能对放射性样品从源头上进行屏蔽。
5.本发明通过下述技术方案实现：
6.一种放射性试样的电子探针屏蔽样品座，包括样品台底盘、可调节样品夹具和固定样品夹具；
7.所述固定样品夹具和可调节样品夹具设置在样品台底盘上，所述固定样品夹具和可调节样品夹具相对设置，所述固定样品夹具和可调节样品夹具之间形成用于容纳标准样品和待测样品的容纳腔，所述固定样品夹具和可调节样品夹具之间的间距可调节；
8.所述样品台底盘、可调节样品夹具和固定样品夹具均采用屏蔽材料制成。
9.本发明立足于电子探针对辐照后燃料元件裂变核素的种类、含量、分布等数据的分析需要，结合待测分析试样高放射性水平，根据电子探针特殊的样品台设计要求和进样要求，设计了上述电子探针屏蔽样品座。屏蔽样品座不仅要求具备放射性屏蔽能力，还应满足手套箱内机械手及其他辅助设备操作，与之建立硬性接口，同时，还需要考虑整体试样运输过程中的状态保持，满足密封装运的装样需要。最后，还需要在屏蔽样品座上兼顾设计标准样品放置位置，便于放射性试样微区成分的定性分析。
10.本发明的电子探针屏蔽样品座可通过调节固定样品夹具和可调节样品夹具之间的间距实现对标准样品和待测样品的装取、稳定夹持，其中，置于容纳腔中的标准样品和待测样品受到样品台底盘、可调节样品夹具和固定样品夹具的屏蔽作用，实现了对放射性样
品从源头上进行屏蔽，在不影响电子探针正常使用的情况下降低待测放射性样品非观察面的放射性，减少设备元器件所承受的辐射剂量水平、提高元器件的使用寿命、优化设备信息采集效率、保护试验人员和试验环境等，为核结构与功能材料的研发提供技术支持和安全保障。
11.进一步地，可调节样品夹具滑动设置在样品台底盘上，所述固定样品夹具固定在样品台底盘上，即固定样品夹具固定不动，通过调节可调节样品夹具实现二者之间的间距调节。
12.进一步地，样品台底盘上在靠近可调节样品夹具的一侧设置有固定支架，所述固定支架上穿设有丝杠，所述丝杠上设置有丝杠螺母，所述丝杠的一端与可调节样品夹具连接。
13.通过丝杠能够实现可调节样品夹具和固定样品夹具二者之间的间距。
14.进一步地，固定支架通过第一内六角圆柱头螺钉固定在样品台底盘上。
15.进一步地，样品台底盘上设置有刻度尺，所述刻度尺的长度方向为可调节样品夹具的位移方向。
16.所述刻度尺用于显示可调节样品夹具的位移长度，便于实现精准调节。
17.进一步地，可调节样品夹具通过弹簧滚珠与样品台底盘连接，通过弹簧滚珠实现可调节样品夹具调整后的卡位。
18.进一步地，可调节样品夹具包括第一l型固定板，所述第一l型固定板的竖直段内壁设置有内侧导向板，所述第一l型固定板的水平段端部设置有外侧导向板，所述固定样品夹具包括第二l型固定板，所述第二l型固定板的竖直段内设置有与外侧导向板相配合的内侧导轨，所述第二l型固定板的水平段端部设置有与内侧导向板相配合的外侧导轨。
19.本发明的竖直段是指与可调节样品夹具位移方向相同的一侧，水平段具体是指与可调节样品夹具位移方向垂直的一侧，所述内侧为容纳腔的侧壁，外侧为与内相对的一侧。
20.所述外侧导向板能够在内侧导轨内滑动，所述内侧导向板能够在外侧导轨内滑动，即第一l型固定板的竖直段设置在第二l型固定板的水平段外侧，所述第一l型固定板的水平段设置在第二l型固定板的竖直段内侧。
21.进一步地，第一l型固定板的水平段和所述第二l型固定板的水平段分别向内侧凸起形成第一凸台和第二凸台，所述第一凸台和第二凸台交错布置，所述第一凸台与第二l型固定板之间形成第一容纳腔，所述第二凸台与第一l型固定板之间形成第二容纳腔，第一容纳腔和第二容纳腔用于放置标准样品和待测样品。
22.所述第一凸台对置于第二容纳腔中的标准样品或待测样品具有阻挡作用，所述第二凸台对置于第一容纳腔中的标准样品或待测样品具有阻挡作用，因此，置于第一容纳腔和第二容纳腔中的标准样品和待测样品不会接触，使得在检测时标准样品和待测样品不会因接触产生影响。
23.进一步地，固定样品夹具通过第二内六角圆柱头螺钉固定在样品台底盘上。
24.进一步地，屏蔽材料包括不锈钢和钨基材料，所述屏蔽材料的屏蔽能力不低于5mm铅屏蔽当量。
25.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
26.1、本发明的屏蔽样品座兼顾样品装取、对样品稳定夹持的需要，可有效提高电子
探针对高放试样的微观分析能力。
27.2、本发明的放射性屏蔽样品座主材选择不锈钢或钨基材料，设置了2个样品安装位，其中一个用于放置待测样品、一个放置标准样品，使得在检测时标准样品和待测样品不会因接触产生影响。
28.3、本发明的放射性屏蔽样品座采用一端固定，一端可活动调节大小的结构；实现了固定样品夹具和可调节样品夹具之间的间距可调节，能够用于固定不同尺寸的样品。
29.4、本发明设置有刻度尺，可增加屏蔽样品座的调控精度。
30.5、本发明设置弹簧滚珠，可用于屏蔽样品座活动端位置调整后重新卡位。
附图说明
31.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
32.图1为本发明电子探针屏蔽样品座整体结构图；
33.图2为本发电子探针屏蔽样品座的剖视图。
34.附图中标记及对应的零部件名称：
35.1-丝杠；2-丝杠螺母；3-固定支架；4-第一内六角圆柱头螺钉；5-可调节样品夹具；6-弹簧滚珠；7-固定样品夹具；8-第二内六角圆柱头螺钉；9-样品台底盘；10-刻度尺；11-标准样品；12-待测样品；51-第一l型固定板；52-外侧导向板；53-内侧导向板；71-第二l型固定板。
具体实施方式
36.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
37.实施例1：
38.如图1-图2所示，一种放射性试样的电子探针屏蔽样品座，包括样品台底盘9、可调节样品夹具5和固定样品夹具7；
39.所述固定样品夹具7和可调节样品夹具5设置在样品台底盘9上，所述固定样品夹具7和可调节样品夹具5相对设置，所述固定样品夹具7和可调节样品夹具5之间形成用于容纳标准样品11和待测样品12的容纳腔，所述固定样品夹具7和可调节样品夹具5之间的间距可调节；
40.所述样品台底盘9、可调节样品夹具5和固定样品夹具7均采用屏蔽材料制成；所述屏蔽材料包括不锈钢和钨基材料，所述屏蔽材料的屏蔽能力不低于5mm铅屏蔽当量。
41.在本实施例中，所述可调节样品夹具5滑动设置在样品台底盘9上，所述固定样品夹具7固定在样品台底盘9上。
42.具体地，所述可调节样品夹具5包括第一l型固定板51，所述第一l型固定板51的竖直段内壁设置有内侧导向板53，所述第一l型固定板51的水平段端部设置有外侧导向板52，所述固定样品夹具7包括第二l型固定板71，所述第二l型固定板71的竖直段内设置有与外侧导向板52相配合的内侧导轨，所述第二l型固定板71的水平段端部设置有与内侧导向板
53相配合的外侧导轨；所述样品台底盘9上在靠近可调节样品夹具5的一侧设置有固定支架3；，所述固定支架3通过第一内六角圆柱头螺钉4固定在样品台底盘9上，所述固定支架3上穿设有丝杠1，所述丝杠1上设置有丝杠螺母2，所述丝杠1的一端与可调节样品夹具5的第一l型固定板51外侧壁连接；所述第一l型固定板51上的竖直段上设置有第一通孔，所述样品台底盘9上设置有若干与第一通孔相配合的第二通孔，所述可调节样品夹具5通过弹簧滚珠6与样品台底盘9连接，所述弹簧滚珠6能够插入第一通孔和第二通孔内；所述第二l型固定板71通过第二内六角圆柱头螺钉8固定在样品台底盘9上。
43.由于电子探针屏蔽样品座需要装载不同直径的样品，故本实施例采用一端固定，一端可活动调节大小的结构。
44.本实施例的电子探针屏蔽样品座可通过调节固定样品夹具7和可调节样品夹具5之间的间距实现对标准样品11和待测样品12的装取、稳定夹持，其中，置于容纳腔中的标准样品11和待测样品12受到样品台底盘9、可调节样品夹具5和固定样品夹具7的屏蔽作用，实现了对放射性样品从源头上进行屏蔽。
45.当利用电子探针对强放射性试样进行分析时，对待测样品12和屏蔽样品座进行的主要操作包括装样过程、分析过程和取样过程等，每步的具体操作如下：
46.1)装样过程，首先将放射性屏蔽样品座正立放置在特定实验操作台面上，适当调节屏蔽样品座的位置，直到机械手可灵活操作屏蔽样品座为止。首先旋转屏蔽样品座的丝杠1调节可调节样品夹具5的位置，至远离样品装载方向的最远距离；然后将镶嵌后的标准试样11和待测试样12依次放入容纳腔。最后旋转丝杠1使可调节样品夹具5稳定夹持住标准试样11和待测试样12，装样过程完成。
47.2)分析过程，样品装载完成后，利用电子探针自带的高度位移功能，将电子探针自带的样品座调节至最低位置，然后打开电子探针仓门，利用机械手将整个屏蔽样品座固定在电子探针样品座上，关闭电子探针仓门。视屏蔽样品座最顶端为最低观察面的高度限值，调节样品台的高度至最合适的测试位置，调节过程中时刻注意探头与样品座的位置，避免发生碰撞。最后利用电子探针的常规操作完成对待测试样的分析工作，分析过程完成。
48.3)取样过程，待试样分析完成后，打开电子探针样品仓门，利用电子探针自带的样品台高度调节功能，将样品台降低至最低位置。利用机械手将屏蔽样品座从电子探针样品台上取出，将整个装置放置在特定的试样台上。旋转屏蔽样品座的丝杠1使可调节样品夹具5调节至远离样品装载方向的最远距离，利用机械手将样品取下，放置在特制的铅罐里，取样过程完成。
49.实施例2：
50.本实施例基于实施例1，所述第一l型固定板51的水平段和所述第二l型固定板71的水平段分别向内侧凸起形成第一凸台和第二凸台，所述第一凸台和第二凸台交错布置，所述第一凸台与第二l型固定板71之间形成第一容纳腔，所述第二凸台与第一l型固定板51之间形成第二容纳腔，第一容纳腔和第二容纳腔用于放置标准样品11和待测样品12。
51.本实施例电子探针的测试要求了该屏蔽样品座设置了2个样品安装位，其中一个用于放置待测样品12、一个放置标准样品11。
52.实施例3：
53.本实施例基于实施例1，所述样品台底盘9上设置有刻度尺10，所述刻度尺10的长
度方向为可调节样品夹具5的位移方向。
54.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
55.需要注意的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。