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我参加我国第一台正电子湮没一维角关联设计(龙康)
2026-07-24 | 文章来源:           【 】【打印】【关闭

1980年我在筹建中的合肥中国科学院固体物理所工作,全国科技大会结束,科学的春天即将来临,科研人员希望把以前耽误的时间补回来。当时的建所方针是筹建和科研工作同时进行,正电子湮没技术是用核物理辐射射线的方法测量物质中的缺陷,正电子湮没技术有三种测量方法:1、正电子湮没寿命谱仪;2、正电子湮没多普勒测量仪;3、正电子湮没辐射一维角关联设备。前两种设备都可以在国外买到,而角关联设备是非标准设备,准备在国内研制。此设备非常大,整个装置有六米长,以样品中心为基准,准直缝(一毫米宽)测量探头一端在三米处是固定,对称另一端在三米处一样品中心做角度的面扫描,可以测量固体中的缺陷,接收射线积累数据,转角度做精密自动控制移动,其难度很大。中国科学院固体物理所完成整个项目,设备安装在中国科技大学四系(近代物理系),项目负责核测量数据采集控制及整机控制由蒋惠林负责人,高能物理所范景云负责机械装置总负责人,样品室部分(高真空部分)由中国科学院沈阳科仪厂负责设计,两边固定准直缝,移动准直缝及中心转轴的所有系统机械设计都由固体物理所和高能所完成,此装置在沈阳科仪厂加工。当时我和范景云为一组负责机械部分设计,范景云在北京高能所中关村应用部。由于时间紧,我到北京住中关村29楼中国科学院第一招待所。每天早出晚归,在高能所中关村应用部做具体设计工作,当时绘图用的工具是白图纸,铅笔,格尺和画规。范老师鼓励我独立设计。我们每天早上讨论各部件方案,我自己用一至两天的时间把讨论好的机构方案装配图画好,再一起讨论,我再修改,确定部件机构后再继续设计下一个部件。我们准直缝及测量部分整个设计有五大部分组成,这个设计的零部件图纸总共450多张,我在北京用两个月时间全部完成。当时我才27岁是单身。这次设计工作,是我一生中最重要的非标设计能力起步,我非常感谢高能所范老师的认真指导和放手使用。

角关联设计的最难点是,扫描精度必须用步进电机和滚珠丝杠传动完成,,精度误差0.1毫米,当时无法进口步进电机和高精度滚珠丝杠传动。经调研国内只有南京和北京生产滚珠丝杠,最终选定北京密云八机床厂来生产我们的非标滚珠丝杠;传动部分的所有部件有一吨多重,而我们当时所需的国产步进电机(常州电机电器总厂)最大力矩只有5公斤/厘米。我和范老师用尽了脑子,设计时把所有传动件的摩擦副设计为滚动摩擦。经过多次精密计算和减重设计。

零部件设计完成,经论证通过后开始加工了,设计组开始讨论角关联安装调试的方案。它的难点是,六米长范围内四个准直缝(缝隙1毫米,高度300毫米,厚度100毫米)和样品架都在一个平面里。我和蒋惠林开始调研如何解决准直缝安装精度要求。通过全国多次调研,我们在北京航空研究所部门了解到,他们用经纬仪校核飞机中心轴线和两侧机翼的对称度,我们也是用这种方法来解决我们准直缝的安装精度。我们用经纬仪,一次安装调试成功。

这是我们在国内自己设计自己制造,机械传动部分全部用自己的当时的制造水平,研制出的我国第一台正电子湮没辐射一维角关联装置。1983年一次安装调试成功,同时两位北京专家到合肥在调试验收时提供样品做了一次实验(累计数据需要24-48小时),参比国外数据,我们制造的角关联曲线非常精确。 正电子湮没辐射一维角关联实验装置研制获85年中国科学院科技进步三等奖,参加11人,我总排名第四,机械设计排名第二。

据了解,目前德国慕尼黑核物理研究所还在用这种设备做实验工作,他们的角关联设备是10米对称(20米长),比我们大三倍。


正电子实验室全体人员


全体设计人员,中国科大,高能物理所,沈阳科仪厂,金属所


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