一种用于X射线衍射仪的双轴直驱测角仪的制作方法

时间：2025-10-28 03:00:28     来源： 华体会·(hth)体育

                                                                                            

　　本发明涉及x射线衍射仪，更具体涉及一种用于x射线衍射仪的双轴直驱测角仪。

　　1、测角仪有着独特的衍射几何要求。在x射线衍射仪中试样固定在测角仪圆的中心轴(θ轴)上，光机和探测器分布在径向的圆周上。在常规结构中，光机保持不动，样品可沿着中心轴(θ轴)转动，探测器沿着测角仪圆周以2倍与样品的旋转速度同步运动，以保证光机光线与样品平面的夹角始终等于衍射光线到样品平面的夹角相等。试样中的晶粒取向是混乱的，在人射线照射到试样表面的大量晶粒中，只有平行于自由表面的某种(hkl)有可能获得反射(衍射)，而且反射是瞬时的。在这一瞬间，dhkl(晶面的面网间距)、λ、θ三者满足布拉格方程关系，其中θ是人射线或反射线与晶面(即试样表面)的夹角，而探测器与入射线θ改变的过程中，探测器将在某些特定的位置上接收到强的衍射线θ通常从低往高方向增大，因此，依次被选出反射x射线的晶面，其间距必然是从大到小。

　　2、在x射线衍射仪设备体系统，测角仪承担者最重要的角度测量和组件驱动功能，测角的定位精度和重复性定位精度很大程度上决定了衍射结果的质量。测角仪的重复性定位精度成为区分不一样的品牌不相同的型号x射线衍射仪性能的重要指标。目前市面上如布鲁克，日本理学，帕纳科等国外公司x射线衍射仪的旋转重复性定位精度达到0.0001度，旋转定位精度最高可达0.001度，而国内的x射线衍射仪设备精度普遍较低，或经常使用后精度表现较差。

　　3、测角仪主要有驱动机构、传动机构、反馈机构和壳体四个部分所组成，各家厂商在上述四个部分都有差异化设计。目前主要的技术难点是传动机构的背隙误差和制造误差对测角仪的精度影响最大。常用的传动机构是蜗轮蜗杆结构，而传统的蜗轮蜗杆由于背隙的存在导致传动角度的重复性定位精度在0.005度左右，远低于0.0001度。在此基础上诞生了一些改良技术，如：零背隙涡轮蜗杆，其缺点是制造技术难多为国外采购价格十分昂贵；变导程蜗轮蜗杆，其缺点仍有背隙误差，重复性定位精度依然难以达到0.0001度；凸轮滚子结构，凸轮滚子技术被日本垄断，并且安装需要磨配难以应用；双蜗杆结构，缺点控制上存在困难，并且长期稳定性上有待验证。综合上述传动方式均具有如下缺点：传动接触摩擦；安装预压；传动效率不高；定位精度不高；重复性定位精度不高。

　　4、专利公告号为cn117871567a的专利文献公开了一种提高立式x射线衍射仪测角精度的方法及测角定位装置，在射线管部及探测器部的转轴上直接安装双光学编码器，通过双光学编码器直接测量射线管部的入射角θ及探测器部的接收角θ。该方案消除了传统的电机传动比系统的角度误差，采用了在射线管部的转轴上及探测器部的转轴上直接安装双光学编码器(光栅鼓、读数头)测角定位装置，从而确定保证产品质量可靠性，但其仍采用传动部件进行传动，无法消除传动结构带来的结构误差。

　　2、本发明通过以下技术方法实现解决上述技术问题的：一种用于x射线衍射仪的双轴直驱测角仪，包括壳体以及与壳体转动配合的内轴和外轴，所述内轴位于所述外轴内侧，所述壳体内转动连接有直驱电机动子一和直驱电机动子二，所述直驱电机动子一和直驱电机动子二分别与内轴和外轴固定连接，所述壳体内还固定连接有直驱电机定子一和直驱电机定子二，所述直驱电机定子一和直驱电机定子二分别能够驱动直驱电机动子一带动内轴和直驱电机动子二带动外轴分别以其轴线、作为优选的技术方案，所述内轴与外轴轴线同轴，且外轴内壁与内轴外壁之间留有间隙。

　　4、作为优选的技术方案，所述壳体包括固定连接有壳体一和壳体二，所述内轴与壳体二转动连接，所述外轴与壳体一转动连接。

　　5、作为优选的技术方案，所述内轴、外轴均通过轴承与壳体转动连接，两个所述轴承内圈分别与内轴和外轴固定连接，两个所述轴承外圈均与壳体固定连接。

　　6、作为优选的技术方案，所述内轴一端设有圆光栅一、限位块，所述圆光栅一与内轴轴线同轴，所述内轴的端面设有限位块，所述壳体内壁上设有与限位块相适配的限位挡片。

　　7、作为优选的技术方案，所述外轴一端设有圆光栅二、限位块，所述圆光栅二固定连接在外轴一端，所述外轴的端面固定连接有另一限位块，所述壳体内壁上设有与该限位块相适配的限位挡片。

　　8、作为优选的技术方案，所述内轴与壳体二转动连接，所述外轴与壳体一转动连接。

　　9、作为优选的技术方案，所述内轴穿过外轴的内孔，且与外部设备相连，所述外部设备包括光机或探测器或测试样品。

　　13、(1)本发明中，通过直驱电机定子一和直驱电机定子二分别能够驱动直驱电机动子一带动内轴和直驱电机动子二带动外轴分别以其轴线为转轴转动，直接对内轴和外轴进行驱动，相对于现存技术，取消了传动机构，规避了传动背隙、传动接触降低精度的问题，提高了旋转定位精度和旋转重复性定位精度。

　　14、(2)本发明中，通过内轴与外轴的同轴设置，且两者之间留有间隙，可对光机和探测器的组合提供旋转，也可为光机、探测器和样品任意两者提供旋转以满足多种场景功能需求的x射线衍射仪，提高了装置的适用性。

　　1.一种用于x射线衍射仪的双轴直驱测角仪，其特征是，包括壳体以及与壳体转动配合的内轴和外轴，所述内轴位于所述外轴内侧，所述壳体内转动连接有直驱电机动子一和直驱电机动子二，所述直驱电机动子一和直驱电机动子二分别与内轴和外轴固定连接，所述壳体内还固定连接有直驱电机定子一和直驱电机定子二，所述直驱电机定子一和直驱电机定子二分别能够驱动直驱电机动子一带动内轴和直驱电机动子二带动外轴分别以其轴线所述的一种用于x射线衍射仪的双轴直驱测角仪，其特征是，所述内轴与外轴轴线同轴，且外轴内壁与内轴外壁之间留有间隙。

　　3.根据权利要求1所述的一种用于x射线衍射仪的双轴直驱测角仪，其特征是，所述壳体包括固定连接有壳体一和壳体二，所述内轴与壳体二转动连接，所述外轴与壳体一转动连接。

　　4.根据权利要求1所述的一种用于x射线衍射仪的双轴直驱测角仪，其特征是，所述内轴、外轴均通过轴承与壳体转动连接，两个所述轴承内圈分别与内轴和外轴固定连接，两个所述轴承外圈均与壳体固定连接。

　　5.根据权利要求1所述的一种用于x射线衍射仪的双轴直驱测角仪，其特征是，所述内轴一端设有圆光栅一、限位块，所述圆光栅一与内轴轴线同轴，所述内轴的端面设有限位块，所述壳体内壁上设有与限位块相适配的限位挡片。

　　6.根据权利要求1所述的一种用于x射线衍射仪的双轴直驱测角仪，其特征是，所述外轴一端设有圆光栅二、限位块，所述圆光栅二固定连接在外轴一端，所述外轴的端面固定连接有另一限位块，所述壳体内壁上设有与该限位块相适配的限位挡片。

　　7.根据权利要求3所述的一种用于x射线衍射仪的双轴直驱测角仪，其特征是，所述内轴与壳体二转动连接，所述外轴与壳体一转动连接。

　　8.根据权利要求1所述的一种用于x射线衍射仪的双轴直驱测角仪，其特征是，所述内轴穿过外轴的内孔，且与外部设备相连，所述外部设备包括光机或探测器或测试样品。

　　9.根据权利要求5所述的一种用于x射线衍射仪的双轴直驱测角仪，其特征是，所述圆光栅一与直驱电机定子一电性连接。

　　10.根据权利要求6所述的一种用于x射线衍射仪的双轴直驱测角仪，其特征是，所述圆光栅二与直驱电机定子二电性连接。

　　本发明公开了一种用于X射线衍射仪的双轴直驱测角仪，包括壳体以及与壳体转动配合的内轴和外轴，所述内轴位于所述外轴内侧，所述壳体内转动连接有直驱电机动子一和直驱电机动子二，所述直驱电机动子一和直驱电机动子二分别与内轴和外轴固定连接。本发明中，通过直驱电机定子一和直驱电机定子二分别能够驱动直驱电机动子一带动内轴和直驱电机动子二带动外轴分别以其轴线为转轴转动，直接对内轴和外轴进行驱动，相对于现存技术，取消了传动机构，规避了传动背隙、传动接触降低精度的问题，提高了旋转定位精度和旋转重复性定位精度。