本发明涉及一种用于材料辐照的快速换样系统，该系统包括系统架台、三级差分抽快速换样机构、插排盒驱动机构、真空腔室、送样机构和可编程逻辑控制器PLC控制箱。系统架台的下部固定有三级差分抽快速换样机构，中部设有插排盒驱动机构，上部设有真空腔室；真空腔室的前端与兰州重离子加速器TR5后束运管道相连，后端与单粒子效应辐照靶室相匹配；真空腔室的上部分别设有闪烁探测器驱动机构、高低温四维辐照样品台、传递轴上升腔，侧面安装二次电子探测器驱动机构及真空规管和腔室内部操作门；送样机构分别与三级差分抽快速换样机构、插排盒驱动机构相连。本发明实现了在保持辐照腔室真空条件下将辐照样品从大气到真空环境的快速传入和取出。
1.一种用于材料辐照的快速换样系统，其特征在于：该系统包括系统架台（9）、三级差分抽快速换样机构（1）、与插排盒推动电机（2）相连的插排盒驱动机构（8）、真空腔室（18）、送样机构和可编程逻辑控制器PLC控制箱；所述系统架台（9）的下部通过固定架（110）固定有所述三级差分抽快速换样机构（1），中部设有所述插排盒驱动机构（8），上部设有所述真空腔室（18）；所述真空腔室（18）的前端通过束流阀门（12）与重离子加速器终端后束运管道相连，后端依次通过隔离阀门（20）、波纹管（21）与单粒子效应辐照靶室相匹配；所述真空腔室（18）的上部分别设有闪烁探测器驱动机构（13）、高低温四维辐照样品台（14）、传递轴上升腔（15），侧面一边安装二次电子探测器驱动机构（19）及真空规管（16），另一侧设置有腔室内部操作门（11）；所述送样机构分别与所述三级差分抽快速换样机构（1）、所述插排盒驱动机构（8）相连；所述三级差分抽快速换样机构（1）、所述插排盒推动电机（2）、所述插排盒驱动机构（8）、所述闪烁探测器驱动机构（13）、所述二次电子探测器驱动机构（19）、所述送样机构分别与所述可编程逻辑控制器PLC控制箱相连；所述三级差分抽快速换样机构（1）包括置于驱动电机支架（112）上的传递轴驱动电机（4）、呈柱型结构的高精度传递轴（3）、设在所述高精度传递轴（3）顶端的三级差分抽腔室（101）、与所述高精度传递轴（3）平行安装的四根传递轴固定杆（106）和两根丝杠（107）、安装在旋转电机固定板（120）上的旋转电机（121）；四根所述传递轴固定杆（106）和两根所述丝杠（107）穿过导向定位板Ⅰ（117）和导向定位板Ⅱ（118）安装在上定位板（119）和下承载板（114）上，且所述丝杠（107）的底端固定在设有深沟球轴承Ⅳ（129）的轴承座Ⅳ（130）上；所述传递轴驱动电机（4）通过联轴器I （113）连有蜗杆Ⅰ（111）并固定在设有深沟球轴承Ⅰ（109）的轴承座Ⅰ（108）上；所述蜗杆Ⅰ（111）分别连有两个涡轮Ⅰ（128）和两根所述丝杠（107）；所述高精度传递轴（3）穿过所述三级差分抽腔室（101）自下而上进入所述传递轴上升腔（15）；所述高精度传递轴（3）底端设有传递轴联轴器（123），该传递轴联轴器（123）通过深沟球轴承Ⅲ（127）置于轴承座Ⅲ（126）上；所述传递轴联轴器（123）上设有涡轮Ⅱ（124）；所述旋转电机（121）通过联轴器Ⅱ（122）连有蜗杆Ⅱ（125）并固定在设有深沟球轴承Ⅱ（115）的轴承座Ⅱ（116）上；所述蜗杆Ⅱ（125）与所述涡轮Ⅱ（124）相连；所述高精度传递轴（3）的上部设有样品卡槽（301）和束流避让口（303）；所述样品卡槽（301）的侧壁设有样品托位置固定机构的顶丝（302）和进样卡台（306）；所述高精度传递轴（3）上设有垂直于所述样品卡槽（301）的照射窗（305）；所述高精度传递轴（3）通过转接口（304）与所述送样机构中的样品送样杆（7）相连；所述传递轴驱动电机（4）、所述旋转电机（121）分别与所述可编程逻辑控制器PLC控制箱相连。
2.如权利要求1所述的一种用于材料辐照的快速换样系统，其特征在于：所述真空腔室（18）上分别设有观察窗（17）和外接真空泵的分子泵阀门（10）。
3.如权利要求1所述的一种用于材料辐照的快速换样系统，其特征在于：所述三级差分抽腔室（101）上设有一级干泵接口（105），该三级差分抽腔室（101）分别连有二级分子泵（103）、三级分子泵（104）、三级高真空规管（102）。
4.如权利要求1所述的一种用于材料辐照的快速换样系统，其特征在于：所述三级差分抽腔室（101）的腔体侧壁设有4个O形滑动密封圈。
5.如权利要求1所述的一种用于材料辐照的快速换样系统，其特征在于：所述插排盒驱动机构（8）包括插排盒推动电机（2）、置于滑块导轨（834）上的轨道滑块（8313）、置于摆放板固定块（836）上的摆放板（802）、置于所述摆放板（802）上的样品插排盒（801）；所述滑块导轨（834）的两端分别设有转接板Ⅰ（833）和转接板Ⅲ（8310），一侧设有硬限位（838）；所述转接板Ⅰ（833）上设有定位杆固定块Ⅰ（832），该定位杆固定块Ⅰ（832）上设有定位杆挡板（831）；
所述转接板Ⅲ（8310）上分别设有定位杆固定块Ⅱ（8311）、驱动电机连接口（839）；所述送样机构中的样品送样杆（7）通过所述定位杆固定块Ⅰ（832）、所述定位杆固定块Ⅱ（8311）穿过所述摆放板固定块（836）固定在所述转接板Ⅰ（833）和所述转接板Ⅲ（8310）上；所述摆放板固定块（836）通过转接板Ⅱ（835）与所述轨道滑块（8313）连接，该轨道滑块（8313）上设有运动丝杆（837）；所述运动丝杆（837）安装在轴承座Ⅴ（8312）上，并通过所述驱动电机连接口（839）与所述插排盒推动电机（2）相连；所述样品插排盒（801）的两侧分别设有阻挡丝固定螺丝（812），该阻挡丝固定螺丝（812）上设有样品托阻挡丝（811）；所述样品插排盒（801）上设有数个标准样品托仓（813），该标准样品托仓（813）内分别插有与样品卡槽（301）相匹配的厚样样品托（804）和薄膜样品托（805）。
6.如权利要求5所述的一种用于材料辐照的快速换样系统，其特征在于：所述厚样样品托（804）上分别设有样品板挡口（842）、束流穿孔Ⅰ（841），并插入样品板插槽（843）中；且所述厚样样品托（804）安装的样品厚度为3mm。
7.如权利要求5所述的一种用于材料辐照的快速换样系统，其特征在于：所述薄膜样品托（805）上分别设有束流穿孔Ⅱ（853）、压膜槽（852），该压膜槽（852）侧面设有样品盖撬孔（851）。
8.如权利要求1所述的一种用于材料辐照的快速换样系统，其特征在于：所述送样机构包括设在所述插排盒推动电机（2）两边且与高精度传递轴（3）相连的两个样品送样杆（7）；
每个所述样品送样杆（7）连有一个推动杆驱动气缸（6），该推动杆驱动气缸（6）上设有两个电磁阀（5）；所述电磁阀（5）与所述可编程逻辑控制器PLC控制箱相连。
9.如权利要求1所述的一种用于材料辐照的快速换样系统的使用方法，包括以下步骤：
⑴将不同类型的样品固定在厚样样品托（804）和薄膜样品托（805）上；
⑵将装有样品的所述厚样样品托（804）和所述薄膜样品托（805）插入样品插排盒（801）；
⑶将装有所述厚样样品托（804）和所述薄膜样品托（805）的所述样品插排盒（801）置于摆放板（802）上；
⑷选择待辐照样品在所述样品插排盒（801）中的位置号；
⑸启动可编程逻辑控制器PLC控制箱，进行程序送样；
⑹插排盒推动电机（2）运动使得选择样品位置与样品卡槽（301）对齐；
⑻样品送样杆（7）将所选样品推进，使其进入所述样品卡槽（301）；
⑼所述厚样样品托（804）和所述薄膜样品托（805）通过高精度传递轴（3）上移，从三级差分抽腔室（105）进入真空腔室（18），到达被辐照位置，并使所述真空腔室（18）的真空度不低于10-4Pa；
⑿辐照后的样品通过所述高精度传递轴（3）下移到样品更换位置；
⒁样品送样杆（7）将所述厚样样品托（804）和所述薄膜样品托（805）从所述高精度传递轴（3）推出进入所述样品插排盒（801）原位置，一次换样过程结束。
一种用于材料辐照的快速换样系统及使用方法
技术领域
[0001] 本发明涉及加速器辐照实验中样品的换样技术领域，尤其是涉及一种用于材料辐照的快速换样系统。
背景技术
[0002] 兰州重离子加速器是核科学相关研究领域的重要装置，不仅应用于核物理、原子物理等基础科学的研究，也广泛应用于生命科学、材料科学领域，但受每年供束时间的限制，能够用于各个研究方向的束流时间非常有限，因此，迫切需要利用有限束流时间完成更多研究任务。
[0003] 加速器在材料科学应用时，需要对不同材料（金属、半导体、聚合物等）进行辐照，研究离子与不同材料的相互作用过程及辐照损伤特性，为了避免辐照过程中大气环境对辐照效应产生的干扰，材料辐照通常在真空环境下进行。真空辐照的换样过程，需要经历真空抽放及样品定位过程，通常一个50升左右的真空腔，到10-5Pa高真空抽放过程大约需要2小时，这就导致宝贵的加速器束流时间在换样过程中被浪费，尤其对用于核径迹应用研究的薄膜材料的辐照，真正的辐照时间仅需要几秒到几分钟时间，而一次实验需要辐照的样品数量多达几百上千个，因此，如果不解决样品从大气到真空中的快速更换问题，这类工作将无法完成。
发明内容
[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种实现连续运行、提高实验效率的用于材料辐照的快速换样系统。
[0005] 为解决上述问题，本发明所述的一种用于材料辐照的快速换样系统，其特征在于：该系统包括系统架台、三级差分抽快速换样机构、与插排盒推动电机相连的插排盒驱动机构、真空腔室、送样机构和可编程逻辑控制器PLC控制箱；所述系统架台的下部通过固定架固定有所述三级差分抽快速换样机构，中部设有所述插排盒驱动机构，上部设有所述真空腔室；所述真空腔室的前端通过束流阀门与兰州重离子加速器TR5后束运管道相连，后端依次通过隔离阀门、波纹管与单粒子效应辐照靶室相匹配；所述真空腔室的上部分别设有闪烁探测器驱动机构、高低温四维辐照样品台、传递轴上升腔，侧面一边安装二次电子探测器驱动机构及真空规管，另一侧设置有腔室内部操作门；所述送样机构分别与所述三级差分抽快速换样机构、所述插排盒驱动机构相连；所述三级差分抽快速换样机构、所述插排盒推动电机、所述插排盒驱动机构、所述闪烁探测器驱动机构、所述二次电子探测器驱动机构、所述送样机构分别与所述可编程逻辑控制器PLC控制箱相连。
[0006] 所述真空腔室上分别设有观察窗和外接真空泵的分子泵阀门。
[0007] 所述三级差分抽快速换样机构包括置于驱动电机支架上的传递轴驱动电机、呈柱型结构的高精度传递轴、设在所述高精度传递轴顶端的三级差分抽腔室、与所述高精度传递轴平行安装的四根传递轴固定杆和两根丝杠、安装在旋转电机固定板上的旋转电机；四根所述传递轴固定杆和两根所述丝杠穿过导向定位板Ⅰ和导向定位板Ⅱ安装在上定位板和下承载板上，且所述丝杠的底端固定在设有深沟球轴承Ⅳ的轴承座Ⅳ上；所述传递轴驱动电机通过联轴器I连有蜗杆Ⅰ并固定在设有深沟球轴承Ⅰ的轴承座Ⅰ上；所述蜗杆Ⅰ分别连有两个涡轮Ⅰ和两根所述丝杠；所述高精度传递轴穿过所述三级差分抽腔室自下而上进入所述传递轴上升腔；所述高精度传递轴底端设有传递轴联轴器，该传递轴联轴器通过深沟球轴承Ⅲ置于轴承座Ⅲ上；所述传递轴联轴器上设有涡轮Ⅱ；所述旋转电机通过联轴器Ⅱ连有蜗杆Ⅱ并固定在设有深沟球轴承Ⅱ的轴承座Ⅱ上；所述蜗杆Ⅱ与所述涡轮Ⅱ相连；所述高精度传递轴的上部设有样品卡槽和束流避让口；所述样品卡槽的侧壁设有样品托位置固定机构的顶丝和进样卡台；所述高精度传递轴上设有垂直于所述样品卡槽的照射窗；所述高精度传递轴通过转接口与所述送样机构中的样品送样杆相连；所述传递轴驱动电机、所述旋转电机分别与所述可编程逻辑控制器PLC控制箱相连。
[0008] 所述三级差分抽腔室上设有一级干泵接口并分别连有二级分子泵、三级分子泵、三级高真空规管。
[0009] 所述三级差分抽腔室的腔体侧壁设有4个O形滑动密封圈。
[0010] 所述插排盒驱动机构包括插排盒推动电机、置于滑块导轨上的轨道滑块、置于摆放板固定块上的摆放板、置于所述摆放板上的样品插排盒；所述滑块导轨的两端分别设有转接板Ⅰ和转接板Ⅲ，一侧设有硬限位；所述转接板Ⅰ上设有定位杆固定块Ⅰ，该定位杆固定块Ⅰ上设有定位杆挡板；所述转接板Ⅲ上分别设有定位杆固定块Ⅱ、驱动电机连接口；所述送样机构中的样品送样杆通过所述定位杆固定块Ⅰ、所述定位杆固定块Ⅱ穿过所述摆放板固定块固定在所述转接板Ⅰ和所述转接板Ⅲ上；所述摆放板固定块通过转接板Ⅱ与所述轨道滑块连接，该轨道滑块上设有运动丝杆；所述运动丝杆安装在轴承座Ⅴ上，并通过所述驱动电机连接口与所述插排盒推动电机相连；所述样品插排盒的两侧分别设有阻挡丝固定螺丝，该阻挡丝固定螺丝上设有样品托阻挡丝；所述样品插排盒上设有数个标准样品托仓，该标准样品托仓内分别插有与样品卡槽相匹配的厚样样品托和薄膜样品托。
[0011] 所述厚样样品托上分别设有样品板挡口、束流穿孔Ⅰ，并插入样品板插槽中；且所述厚样样品托安装的样品厚度为3mm。
[0012] 所述薄膜样品托上分别设有束流穿孔Ⅱ、压膜槽，该压膜槽侧面设有样品盖撬孔。
[0013] 所述送样机构包括设在所述插排盒推动电机两边且与高精度传递轴相连的两个样品送样杆；每个所述样品送样杆连有一个推动杆驱动气缸，该推动杆驱动气缸上设有两个电磁阀；所述电磁阀与所述可编程逻辑控制器PLC控制箱相连。
[0014] 如上所述的一种用于材料辐照的快速换样系统的使用方法，包括以下步骤：
[0015] ⑴将不同类型的样品固定在厚样样品托和薄膜样品托上；
[0016] ⑵将装有样品的所述厚样样品托和所述薄膜样品托插入样品插排盒；
[0017] ⑶将装有所述厚样样品托和所述薄膜样品托的所述样品插排盒置于摆放板上；
[0018] ⑷选择待辐照样品在所述样品插排盒中的位置号；
[0019] ⑸启动可编程逻辑控制器PLC控制箱，进行程序送样；
[0020] ⑹插排盒推动电机运动使得选择样品位置与样品卡槽对齐；
[0021] ⑺验证位置的准确性，判断是否到达指定位置；
[0022] ⑻样品送样杆将所选样品推进，使其进入所述样品卡槽；
[0023] ⑼所述厚样样品托和所述薄膜样品托通过高精度传递轴上移，从三级差分抽腔室进入真空腔室，到达被辐照位置，并使所述真空腔室的真空度不低于10-4Pa；
[0024] ⑽验证位置的准确性；
[0025] ⑾根据需要选择样品的辐照角度旋转样品完成辐照；
[0026] ⑿辐照后的样品通过所述高精度传递轴下移到样品更换位置；
[0027] ⒀验证位置的准确性；
[0028] ⒁样品送样杆将所述厚样样品托和所述薄膜样品托从所述高精度传递轴推出进入所述样品插排盒原位置，一次换样过程结束。
[0029] 本发明与现有技术相比具有以下优点：
[0030] 1、本发明采用了标准化样品托插排结构，实现了样品传递的全自动化控制，大大节省了人力，减小了人进入辐射环境的次数。
[0031] 2、本发明在传样过程中造成的真空腔内真空度变化不到一个数量级（从2.4x10-5Pa到1.8x10-4Pa），而且瞬间恢复，即使传样过程的最差真空也与加速器真空状态基本一致，因此，快速换样系统的换样过程不会影响加速器真空状态。
[0032] 3、采用本发明辐照样品，样品从大气进入真空中辐照位置的时间为1分钟4秒，从辐照位置退回大气的时间仅为58秒，因此整个换样过程在2分钟完成，相比对每个样品进行真空抽放的更换方式（大约2小时），换样时间缩短约60倍，充分利用有效的束流时间，大大提升了实验效率。
[0033] 4、本发明真空腔室上分别设有闪烁探测器驱动机构、二次电子探测器驱动机构，可用于辐照过程中样品注量的非拦截测量和单孔辐照的单粒子探测。
[0034] 5、本发明真空腔室上设有高低温四维辐照样品台，可以实现样品的高低温辐照实验。
[0035] 6、本发明真空腔室设有腔室内部操作门，可用于腔室内部二次电子探测器和闪烁探测器及高低温辐照样品的更换。
[0036] 7、本发明中涡轮Ⅱ与传递轴底端传递轴联轴器相连，通过旋转电机驱动带动蜗杆Ⅱ推动涡轮Ⅱ可实现样品高精度传递轴的360度转动，进而实现不同角度的样品照射；同时，高精度传递轴上设有束流避让口，可以避免转角辐照时对辐照区的遮挡。
[0037] 8、本发明中三级差分抽腔室的腔体侧壁设有4个O形滑动密封圈，使腔体形成三个独立的真空区，利用动密封O圈形成三级差分真空分布来实现样品传递过程中的真空过渡。
[0038] 9、本发明样品高精度传递轴穿过三级差分抽腔室自下而上进入真空辐照腔室上端的传递轴上升腔，带动样品到达辐照位置。其中三级差分腔室第一级仅采用机械干泵初抽，第二级和第三级采用干泵初抽加分子泵的方式，通过不同的真空抽速形成传样过程中真空度的逐级增加。
[0039] 10、本发明中摆放板固定块通过转接板Ⅱ与轨道滑块连接，轨道滑块在插排盒推动电机的驱动下通过运动丝杆带动沿轨道左右移动带动插排盒移动，从而能够精确选择插排盒中样品的位置。
[0040] 11、本发明样品传递轴采用异速驱动速度，在样品上行开始阶段先采用7mm/s的较快速度，待样品卡槽完全进入三级差分抽腔室后减慢速度至5mm/s，保证了传样过程中的真空度要求；在样品下行阶段以较高速度7mm/s驱动至离更换位置30mm处时，速度减为1mm/s缓慢到达，避免了速度过快对硬限位的过分撞击。
附图说明
[0041] 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
[0042] 图1为本发明的总体结构示意图。
[0043] 图2为本发明中三级差分抽快速换样机构立体示意图。
[0044] 图3 为本发明图2的侧视图
[0045] 图4 为本发明图3的A-A的剖视结构示意图。
[0046] 图5为本发明中高精度传递轴结构示意图。
[0047] 图6为本发明高精度传递轴B-B的剖视结构示意图。
[0048] 图7为本发明中插排盒驱动机构中插排盒结构示意图。
[0049] 图8为本发明中插排盒驱动机构中传递机构示意图。
[0050] 图9为本发明中插排盒驱动机构中厚样品标准托示意图。
[0051] 图10为本发明图8的剖视结构示意图。
[0052] 图11为本发明中插排盒驱动机构中薄膜样品标准托示意图。
[0053] 图12为本发明控制系统的控制流程图。
[0054] 图中：1.三级差分抽快速换样机构；101.三级差分抽腔室；102.三级高真空规管；103.二级分子泵；104.三级分子泵；105.一级干泵接口；106.传递轴固定杆；107.丝杠；108.轴承座Ⅰ；109. 深沟球轴承Ⅰ；110.固定架；111. 蜗杆Ⅰ；112.驱动电机支架；113.联轴器I；
114.下承载板；115. 深沟球轴承Ⅱ；116.轴承座Ⅱ；117.导向定位板Ⅰ；118.导向定位板Ⅱ；
119.上定位板；120.旋转电机固定板；121.旋转电机；122联轴器Ⅱ；123.传递轴联轴器；124涡轮Ⅱ；125.蜗杆Ⅱ；126.轴承座Ⅲ；127.深沟球轴承Ⅲ；128.涡轮Ⅰ；129.深沟球轴承Ⅳ；
130.轴承座Ⅳ；2.插排盒推动电机；3.高精度传递轴；301.样品卡槽；302.顶丝；303.束流避让口；304.转接口；305.照射窗；306.进样卡台；4.传递轴驱动电机；5.电磁阀；6.推动杆驱动气缸；7.样品送样杆；8.插排盒驱动机构；801.样品插排盒；802.摆放板；811.样品托阻挡丝；812.阻挡丝固定螺丝；813.标准样品托仓；831.定位杆挡板；832.定位杆固定块Ⅰ；833.转接板Ⅰ；834.滑块导轨；835.转接板Ⅱ；836.摆放板固定块；837.运动丝杆；838.硬限位；
839.驱动电机连接口；8310.转接板Ⅲ；8311.定位杆固定块Ⅱ；8312.轴承座Ⅴ；8313.轨道滑块；804.厚样样品托；841.束流穿孔Ⅰ；842.样品板挡口；843.样品板插槽；805.薄膜样品托；851.样品盖撬孔；852.压膜槽；853.束流穿孔Ⅱ；9.系统架台；10.分子泵阀门；11.腔室内部操作门；12.束流阀门；13.闪烁探测器驱动机构；14.高低温四维辐照样品台；15.传递轴上升腔；16.真空规管；17.观察窗；18.真空腔室；19.二次电子探测器驱动机构；20.隔离阀门；21.波纹管。
具体实施方式
[0055] 如图1所示，一种用于材料辐照的快速换样系统，该系统包括系统架台9、三级差分抽快速换样机构1、与插排盒推动电机2相连的插排盒驱动机构8、真空腔室18、送样机构和可编程逻辑控制器PLC控制箱。
[0056] 系统架台9的下部通过固定架110固定有三级差分抽快速换样机构1，中部设有插排盒驱动机构8，上部设有真空腔室18；真空腔室18的前端通过束流阀门12与兰州重离子加速器TR5后束运管道相连，后端依次通过隔离阀门20、波纹管21与单粒子效应辐照靶室相匹配；真空腔室18的上部分别设有闪烁探测器驱动机构13、高低温四维辐照样品台14、传递轴上升腔15，侧面一边安装二次电子探测器驱动机构19及真空规管16，另一侧设置有腔室内部操作门11；送样机构分别与三级差分抽快速换样机构1、插排盒驱动机构8相连；三级差分抽快速换样机构1、插排盒推动电机2、插排盒驱动机构8、闪烁探测器驱动机构13、二次电子探测器驱动机构19、送样机构分别与可编程逻辑控制器PLC控制箱相连。
[0057] 其中：真空腔室18上分别设有观察窗17和外接真空泵的分子泵阀门10。
[0058] 三级差分抽快速换样机构1包括置于驱动电机支架112上的传递轴驱动电机4、呈柱型结构的高精度传递轴3、设在高精度传递轴3顶端的三级差分抽腔室101、与高精度传递轴3平行安装的四根传递轴固定杆106和两根丝杠107、安装在旋转电机固定板120上的旋转电机121（参见图2 6）。四根传递轴固定杆106和两根丝杠107穿过导向定位板Ⅰ117和导向定~位板Ⅱ118安装在上定位板119和下承载板114上，且丝杠107的底端固定在设有深沟球轴承Ⅳ129的轴承座Ⅳ130上；传递轴驱动电机4通过联轴器I 113连有蜗杆Ⅰ111并固定在设有深沟球轴承Ⅰ109的轴承座Ⅰ108上；蜗杆Ⅰ111分别连有两个涡轮Ⅰ128和两根丝杠107；高精度传递轴3穿过三级差分抽腔室101自下而上进入传递轴上升腔15；高精度传递轴3底端设有传递轴联轴器123，该传递轴联轴器123通过深沟球轴承Ⅲ127置于轴承座Ⅲ126上；传递轴联轴器123上设有涡轮Ⅱ124；旋转电机121通过联轴器Ⅱ122连有蜗杆Ⅱ125并固定在设有深沟球轴承Ⅱ115的轴承座Ⅱ116上；蜗杆Ⅱ125与涡轮Ⅱ124相连；高精度传递轴3的上部设有样品卡槽301和束流避让口303；样品卡槽301的侧壁设有样品托位置固定机构的顶丝302和进样卡台306；高精度传递轴3上设有垂直于样品卡槽301的照射窗305；高精度传递轴3通过转接口304与送样机构中的样品送样杆7相连；传递轴驱动电机4、旋转电机121分别与可编程逻辑控制器PLC控制箱相连。
[0059] 三级差分抽腔室101上设有一级干泵接口105并分别连有二级分子泵103、三级分子泵104、三级高真空规管102。
[0060] 三级差分抽腔室101的腔体侧壁设有4个O形滑动密封圈。
[0061] 插排盒驱动机构8包括插排盒推动电机2、置于滑块导轨834上的轨道滑块8313、置于摆放板固定块836上的摆放板802、置于摆放板802上的样品插排盒801（参见图7 11）。滑~块导轨834的两端分别设有转接板Ⅰ833和转接板Ⅲ8310，一侧设有硬限位838；转接板Ⅰ833上设有定位杆固定块Ⅰ832，该定位杆固定块Ⅰ832上设有定位杆挡板831；转接板Ⅲ8310上分别设有定位杆固定块Ⅱ8311、驱动电机连接口839；送样机构中的样品送样杆7通过定位杆固定块Ⅰ832、定位杆固定块Ⅱ8311穿过摆放板固定块836固定在转接板Ⅰ833和转接板Ⅲ
8310上；摆放板固定块836通过转接板Ⅱ835与轨道滑块8313连接，该轨道滑块8313上设有运动丝杆837；运动丝杆837安装在轴承座Ⅴ8312上，并通过驱动电机连接口839与插排盒推动电机2相连；样品插排盒801的两侧分别设有阻挡丝固定螺丝812，该阻挡丝固定螺丝812上设有样品托阻挡丝811；样品插排盒801上设有数个标准样品托仓813，该标准样品托仓
813内分别插有与样品卡槽301相匹配的厚样样品托804和薄膜样品托805。
[0062] 厚样样品托804上分别设有样品板挡口842、束流穿孔Ⅰ841，并插入样品板插槽843中；且厚样样品托804安装的样品厚度为3mm（参见图9 10）。不同样品直接粘贴在标准尺寸~的粘贴板上插入样品板插槽843中。
[0063] 薄膜样品托805上分别设有束流穿孔Ⅱ853、压膜槽852，该压膜槽852侧面设有样品盖撬孔851（参见图11）。薄膜样品放入压膜槽852内通过压盖压紧，为了压盖取放方便设计了样品盖撬孔851，为了方便后续探测器测量标准样品托都设计了束流穿孔Ⅱ853。
[0064] 送样机构包括设在插排盒推动电机2两边且与高精度传递轴3相连的两个样品送样杆7。每个样品送样杆7连有一个推动杆驱动气缸6，该推动杆驱动气缸6上设有两个电磁阀5；电磁阀5与可编程逻辑控制器PLC控制箱相连。
[0065] 传递轴驱动电机4、旋转电机121、插排盒推动电机2分别控制高精度传递轴3的升降、高精度传递轴3的旋转及样品插排盒801的移动。
[0066] 4个电磁阀5控制推动杆驱动气缸6推动样品送样杆7一次性完成样品的推进和退出，为了一键完成样品的传递过程，用XG5000调试软件结合PCL控制指令编写了传样控制软件。
[0067] 如图12所示，一种用于材料辐照的快速换样系统的使用方法，包括以下步骤：
[0068] ⑴将不同类型的样品固定在厚样样品托804和薄膜样品托805上；
[0069] ⑵将装有样品的厚样样品托804和薄膜样品托805插入样品插排盒801；
[0070] ⑶将装有厚样样品托804和薄膜样品托805的样品插排盒801置于摆放板802上；
[0071] ⑷选择待辐照样品在样品插排盒801中的位置号；
[0072] ⑸启动可编程逻辑控制器PLC控制箱，进行程序送样；
[0073] ⑹插排盒推动电机2运动使得选择样品位置与样品卡槽301对齐；
[0074] ⑺验证位置的准确性，判断是否到达指定位置；
[0075] ⑻样品送样杆7将所选样品推进，使其进入样品卡槽301；
[0076] ⑼厚样样品托804和薄膜样品托805通过高精度传递轴3上移，从三级差分抽腔室105进入真空腔室18，到达被辐照位置，并使真空腔室18的真空度不低于10-4Pa；
[0077] ⑽验证位置的准确性；
[0078] ⑾根据需要选择样品的辐照角度旋转样品完成辐照；
[0079] ⑿辐照后的样品通过高精度传递轴3下移到样品更换位置；
[0080] ⒀验证位置的准确性；
[0081] ⒁样品送样杆7将厚样样品托804和薄膜样品托805从高精度传递轴3推出进入样品插排盒801原位置，一次换样过程结束。
