一种冷中子三轴谱仪的样品散射平面的调整装置及方法

摘要

本发明涉及一种冷中子三轴谱仪的样品散射平面的调整装置及方法，它包括旋转台、升降台、上部倾斜台、下部倾斜台、圆柱销、圆形支撑板和上位机；旋转台通过一圆柱销固定在升降台上，升降台通过一圆柱销固定在上部倾斜台上，上部倾斜台通过一圆柱销固定在下部倾斜台上，下部倾斜台通过一圆柱销固定在圆形支撑板上，圆形支撑板通过定位圆柱销和螺钉固定在冷中子三轴谱仪的样品台上，定位圆柱销保证圆形支撑板的中心轴线EE′与样品台的z向中心轴线重合；样品台提供绕圆形支撑板的中心轴线EE′旋转的θ旋转台和2θ旋转台，θ旋转台带动圆形支撑板旋转，2θ旋转台带动一探测器转动，探测器用以记录样品的出射中子强度，并将记录的结果发送给上位机。

说明书

技术领域

本发明涉及中子散射技术领域，特别是关于一种冷中子三轴谱仪(cold neutron  triple axis spectrometer)的样品散射平面的调整装置及方法。

背景技术

中子散射技术是通过不同类型的中子散射谱仪来充分实现的。中子散射遵循倒格 矢空间的Ewald球，满足其中，为入射中子束矢量，为出射中子束矢 量，为散射波矢。通过改变和的大小以及的方向，可以测得及形成的平面 内的不同大小及方向的散射波矢所有可测得的组成的平面称为散射平面。对于冷 中子三轴谱仪，和都是水平面内的矢量，所以也一定位于水平面内，这就是说只 能测到水平面内的散射波矢，因此样品需放置于样品台并且使得我们感兴趣的散射平 面处于入射中子束和出射中子束形成的水平面内，从而进行相关物理量的测量。样品 的散射平面通常由两个倒格矢确定，这两个倒格矢一般为所测样品的晶向。

国内首台冷中子三轴谱仪搭建在中国工程研究院的反应堆的冷中子束线上，和国 际上现有的冷中子三轴谱仪的样品台一样，提供两个绕z轴回转的θ旋转台和2θ旋转台， 在样品台上再安装两个倾斜台，就样品散射平面的调整来说缺乏精确性、高效性，导 致样品首次放置于样品台上的两个倾斜台后，需要到样品台附近凭借经验进行多次地 手动调整或重新固定样品，逐渐地把样品的散射平面调整到可接受的误差范围内，这 样既浪费了大量的中子束流时间，又使得实验人员多次暴露在残余的辐射环境中。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够精确、高效地确定样品的散射平面 的冷中子三轴谱仪的样品散射平面的调整装置及方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种冷中子三轴谱仪的样品散射平 面的调整装置，其特征在于：它包括一旋转台、一升降台、一上部倾斜台、一下部倾 斜台、四圆柱销、一圆形支撑板和一上位机；所述旋转台包括旋转台面固定座、旋转 台面、第一转动机构、第一步进电机和第一编码器；所述旋转台面固定座的顶部通过 所述第一转动机构固定连接所述旋转台面，所述旋转台面的顶部中心设置有一用于固 定样品架的安装孔；所述第一转动机构的输入端连接所述第一步进电机的输出端，所 述第一步进电机转动带动所述第一转动机构转动，进而带动所述旋转台面及安装在其 上的样品架做旋转运动；所述第一编码器固定安装在所述第一步进电机尾部的转轴上 用于测量所述第一步进电机的转动角度，并将测量的转动角度通过电缆线发送给所述 上位机；另外，所述旋转台面固定座的底部中心还设置有一连接用销孔；所述升降台 包括升降台面固定座、升降台面、升降机构、第二步进电机和第二编码器；所述升降 台面固定座的顶部通过所述升降机构连接所述升降台面，所述升降机构的输入端连接 所述第二步进电机的输出端，所述第二步进电机转动带动所述升降机构上下运动；所 述第二编码器固定安装在所述第二步进电机尾部的转轴上用于测量所述第二步进电机 的转动角度，并将测量的转动角度通过电缆线发送给所述上位机；另外，所述升降台 面的顶部中心还设置有一用于与所述旋转台面固定座的底部中心连接用销孔进行销接 的销孔；使用时，通过所述圆柱销将所述旋转台面固定座固定在所述升降台面上；所 述升降台面固定座的底部中心设置有一连接用销孔；所述上部倾斜台包括上部倾斜弧 形台面固定座、上部倾斜弧形台面、第二转动机构、第三步进电机和第三编码器；所 述上部倾斜弧形台面固定座的顶部设置有横向弧形轨道，所述上部倾斜弧形台面底部 设置有与所述横向弧形轨道相匹配的弧形突起结构，所述上部倾斜弧形台面通过所述 第二转动机构安装在所述上部倾斜弧形台面固定座的顶部，所述第二转动机构的输入 端连接所述第三步进电机的输出端，所述第三步进电机转动带动所述第二转动机构转 动，使所述上部倾斜弧形台面沿所述上部倾斜弧形台面固定座的所述横向弧形轨道进 行转动，所述第三编码器固定安装在所述第三步进电机尾部的转轴上用于测量所述第 三步进电机的转动角度，并将测量的转动角度通过电缆线发送给所述上位机；另外， 所述上部倾斜弧形台面的顶部设置有一用于与所述升降台面固定座底部中心连接用销 孔进行销接的销孔；使用时，通过所述圆柱销将所述升降台面固定座固定在所述上部 倾斜弧形台面上；所述上部倾斜弧形台面固定座的底部中心设置有一连接用销孔；所 述下部倾斜台包括下部倾斜弧形台面固定座、下部倾斜弧形台面、第三转动机构、第 四步进电机和第四编码器；所述下部倾斜弧形台面固定座的顶部设置有纵向弧形轨道， 所述下部倾斜弧形台面底部设置有与所述纵向弧形轨道相匹配的弧形突起结构，所述 下部倾斜弧形台面通过所述第三转动机构安装在所述下部倾斜弧形台面固定座的顶部， 所述第三转动机构的输入端连接所述第四步进电机的输出端，所述第四步进电机转动 带动所述第三转动机构转动，使所述下部倾斜弧形台面沿所述下部倾斜弧形台面固定 座的所述纵向弧形轨道进行转动，所述第四编码器固定安装在所述第四步进电机尾部 的转轴上用于测量所述第四步进电机的转动角度，并将测量的转动角度通过电缆线发 送给所述上位机，另外，所述下部倾斜台的回转中心与所述下部倾斜弧形台面之间的 垂直距离等于所述上部倾斜台的高度与所述上部倾斜弧形台面到所述上部倾斜台的回 转轴线的垂直距离之和，所述下部倾斜弧形台面的顶部中心设置有一用于与所述上部 倾斜弧形台面固定座的底部中心连接用销孔进行销接的销孔；使用时，通过所述圆柱 销将所述上部倾斜弧形台面固定座固定在所述下部倾斜弧形台面上；所述下部倾斜弧 形台面固定座的底部中心设置有一连接用销孔；所述圆形支撑板的顶部设置有一用于 与所述下部倾斜弧形台面固定座底部中心连接用销孔进行销接的销孔；使用时，通过 所述圆柱销将所述下部倾斜弧形台面固定座固定在所述圆形支撑板上；所述圆形支撑 板的底部设置有用于实现与冷中子三轴谱仪的样品台的中心定位和固定的定位圆柱销 孔和螺纹孔；所述上位机根据接收到的所述第一步进电机的转动角度计算所述旋转台 面的实际转动角度，根据接收到的所述第二步进电机的转动角度计算所述升降台面的 实际上升或下降量，根据所述第三步进电机的转动角度计算所述上部倾斜弧形台面的 实际横向转动角度，根据接收到的所述第四步进电机的转动角度计算所述下部倾斜弧 形台面的实际纵向转动角度，判断所述旋转台面、升降台面、上部倾斜弧形台面、下 部倾斜弧形台面是否运动到位，如果运动不到位，则控制所述第一步进电机、第二步 进电机、第三步进电机、第四步进电机继续转动；如果运动到位，则控制所述第一步 进电机、第二步进电机、第三步进电机、第四步进电机停止转动。

所述第一转动机构、第二转动机构和第三转动机构采用蜗杆蜗轮机构。

所述升降机构采用细牙滑动丝杠机构。

一种冷中子三轴谱仪的样品散射平面的调整装置的调整方法，包括以下步骤：1) 安装调整装置：将调整装置安装在θ旋转台上，探测器安装在2θ旋转台上，调整装置和 探测器均绕样品台的z向中心轴线旋转；2)调整装置初始化：通过上位机调整θ旋转台 转动使得上部倾斜台的回转轴线CC′与入射中子束的夹角S₁＝0，下部倾斜台的回转 轴线DD′垂直于入射中子束通过上位机调整2θ旋转台转动使得探测器与入射中子束 的夹角S₂＝0，定义θ旋转台、2θ旋转台和旋转台逆时针旋转为正；3)安装样品： 3.1)将样品置于实验温度下，并通过样品架固定到旋转台顶部，固定时，依据样品标 记使得样品中心的某一个参考晶向与下部倾斜台的回转轴线DD′重合，由于固定样品 过程中存在误差，固定后参考晶向在水平面内与下部倾斜台的回转轴线DD′之间存在 偏差角度δ；3.2)上位机控制第二步进电机转动，进而带动升降台面上升或下降，使 得样品的中心与入射中子束的中心处于同一水平面；4)调整晶向4.1)上位机 控制2θ旋转台旋转使探测器旋转至与入射中子束的夹角S₂＝室温下的参考晶向的 散射角处；上位机控制θ旋转台带动圆形支撑板旋转，当上部倾斜台的回转轴线 CC′与入射中子束的夹角S₁在的范围内变动时，上位机对探测器记录的 中子强度进行高斯拟合得出峰强处的夹角S₁＝S₀，计算偏差角度上 位机通过控制第一步进电机转动带动旋转台面、样品架及样品旋转δ，使得参考晶向在水平面内的投影与下部倾斜台的回转轴线DD′重合，上位机控制θ旋转台带动圆形支 撑板旋转使得夹角4.2)实验温度下的样品晶向的散射角与室温下得 出的有不同，上位机控制θ旋转台和2θ旋转台分别带动圆形支撑板旋转使得上部 倾斜台的回转轴线CC′与入射中子束的夹角S₁在和带动探测器旋转使得 探测器与入射中子束的夹角S₂在范围内以同方向且步长变化率按 ΔS₁：ΔS₂＝1:2改变；上位机对探测器记录的中子强度进行高斯拟合得出峰强处的夹 角夹角上位机控制θ旋转台和2θ旋转台旋转分别使得夹 角夹角上位机根据计算出实验温度下样品的晶格 常数；4.3)θ旋转台和2θ旋转台保持不动，上位机控制第三步进电机转动带动上部倾 斜弧形台面绕回转轴线CC′旋转；旋转过程中，上位机对探测器记录的中子强度进行高 斯拟合得出峰强处上部倾斜弧形台面的角度为sgu；上位机控制第三步进电机转动带 动上部倾斜弧形台面旋转到角度sgu，使得位于水平面内，与下部倾斜台的回转轴线 DD′重合，垂直于上部倾斜台的回转轴线CC′；5)调整晶向5.1)上位机调整2θ旋转 台旋转使探测器旋转至与入射中子束的夹角S₂＝室温下的参考晶向的散射角 处，根据和参考晶向与参考晶向间的夹角α，计算出上部倾斜台的回转 轴线CC′与入射中子束的夹角上位机控制θ旋转台和2θ旋转台分别 带动圆形支撑板转动使得上部倾斜台的回转轴线CC′与入射中子束的夹角S₁在 和带动探测器旋转使得探测器与入射中子束的夹角S₂在 的范围内以同方向且步长变化率按ΔS₁：ΔS₂＝1：2改变，上位机对探测器 记录的中子强度进行高斯拟合得出峰强处的夹角夹角上位机控制θ旋转台和2θ旋转台旋转分别使得夹角夹角上位机根据计算出实验温度下样品的晶格常数；5.2)θ旋转台和2θ旋转台保持 不动，上位机控制第四步进电机转动带动下部倾斜弧形台面绕回转轴线DD′旋转；旋转 过程中，上位机对探测器记录的中子强度进行高斯拟合得出峰强处下部倾斜弧形台面 的角度为sgl,上位机控制第四步进电机转动带动下部倾斜弧形台面旋转到角度sgl，使 得参考晶向参考晶向和入射中子束位于同一水平面内。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明包括旋转台、升降台、 上部倾斜台、下部倾斜台、圆柱销和圆形支撑板，旋转台通过一个圆柱销安装在升降 台顶部，升降台底部通过一个圆柱销安装在上部倾斜台顶部，上部倾斜台底部通过一 个圆柱销安装在下部倾斜台顶部，下部倾斜台底部通过一个圆柱销安装在圆形支撑板 顶部，圆形支撑板固定安装在提供θ旋转台和2θ旋转台的样品台上，可以随θ旋转台转 动，因此具有可靠的空间几何关系的结构，能够精确地进行样品散射平面的调整和改 变，定位精度高，使得样品的空间矩阵简单、调整效率高，提高了中子散射实验的效 率、可操作性。2、本发明由于第一编码器、第二编码器、第三编码器和第四编码器将 测量的角度发送给上位机，上位机可以根据接收的角度计算样品实际上升或下降量以 及实际转动的角度，并根据计算结果进行进一步调整，相比于人工凭借经验对样品进 行手动调整，调整结果更加精确，避免浪费大量的中子束流时间，同时可以使实验人 员不必暴露在中子辐射环境下，从而增强了实验人员的安全性。3、本发明升降台的升 降机构采用细牙滑动丝杠机构，根据细牙滑动丝杠的螺距可以使升降台的精确定位， 第一转动机构、第二转动机构和第三转动机构采用蜗杆蜗轮机构，可以根据蜗杆蜗轮 的减速比得到旋转台面、上部倾斜弧形台面、下部倾斜弧形台面的转动角度，可以实 现样品的高度、旋转角度的精确调整和定位。本发明可以广泛应用于样品散射平面的 调整过程中。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，其中，(a)是本发明的主视图，(b)是(a)沿F-F 方向的剖视图，(c)是(a)的俯视图，(d)是本发明的三维视图；

图2是样品晶向和的位置示意图，其中，(a)是样品晶向和在水平面内的 初始位置关系示意图；(b)是样品晶向和在水平面内误差调整前的位置示意图；(c) 是样品晶向和在水平面内误差调整后的位置示意图；(d)是上部倾斜台的回转轴 线CC′与入射中子束的夹角S₁为室温下样品晶向的散射角的一半的位置示意 图；

图3是晶向调整到与下部倾斜台的回转轴线一致的位置示意图；

图4是晶向调整到与上部倾斜台的回转轴线一致的位置示意图；

图5是实施例中样品晶向和的位置示意图，其中，(a)是样品晶向和在水 平面内的初始位置关系示意图；(b)是样品晶向和在水平面内误差调整前的位置 示意图；(c)是样品晶向和在水平面内误差调整后的位置示意图；(d)是上部倾 斜台的回转轴线CC′与入射中子束的夹角S₁为室温下样品晶向的散射角的一 半的位置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明的冷中子三轴谱仪的样品散射平面的调整装置，它包括一旋 转台1、一升降台2、一上部倾斜台3、一下部倾斜台4、四圆柱销5、一圆形支撑板6 和一上位机。

旋转台1用于调整样品架绕z轴的转动角度，它包括旋转台面固定座11、旋转台 面12、第一转动机构(图中未示出)、第一步进电机13和第一编码器14；旋转台面固 定座11的顶部通过第一转动机构固定连接旋转台面12，旋转台面12的顶部中心设置 有一用于固定样品架的安装孔，本发明实施例中安装孔的尺寸为Φ20H7、深5mm，但是 不限于此；第一转动机构的输入端连接第一步进电机13的输出端，第一步进电机13 转动带动第一转动机构转动，进而带动旋转台面12及安装在其上的样品架做旋转运动； 第一编码器14固定安装在第一步进电机13尾部的转轴上用于测量第一步进电机13 的转动角度，并将测量的转动角度通过电缆线发送给上位机；另外，旋转台面固定座 11的底部中心还设置有一连接用销孔，本发明实施例中的销孔尺寸为Φ20H7、深5mm， 但是不限于此。

升降台2用于调整旋转台1及样品架沿z轴的高度，它包括升降台面固定座21、 升降台面22、升降机构(图中未示出)、第二步进电机23和第二编码器24；升降台面 固定座21的顶部通过升降机构连接升降台面22，升降机构的输入端连接第二步进电 机23的输出端，第二步进电机23转动带动升降机构上下运动；第二编码器24固定安 装在第二步进电机23尾部的转轴上用于测量第二步进电机23的转动角度，并将测量 的转动角度通过电缆线发送给上位机；另外，升降台面22的顶部中心还设置有一用于 与旋转台面固定座11的底部中心连接用销孔进行销接的销孔，本发明实施例中此销孔 的尺寸为Φ20H7、深5mm，但是不限于此，使用时，通过圆柱销5将旋转台面固定座 11以Φ20H7/g6间隙配合实现中心定位固定在升降台面22上，Φ20H7/g6间隙配合保 证升降台2的垂直中线BB′与旋转台1的回转轴线AA′重合；升降台面固定座21的底部 中心设置有一连接用销孔，本发明实施例中此销孔尺寸为Φ20H7、深5mm，但是不限于 此。

上部倾斜台3用于调整升降台2、旋转台1及样品架绕X轴的转动角度，它包括 上部倾斜弧形台面固定座31、上部倾斜弧形台面32、第二转动机构(图中未示出)、 第三步进电机33和第三编码器34；上部倾斜弧形台面固定座31的顶部设置有横向弧 形轨道，上部倾斜弧形台面32底部设置有与横向弧形轨道相匹配的弧形突起结构，上 部倾斜弧形台面32通过第二转动机构安装在上部倾斜弧形台面固定座31的顶部，第 二转动机构的输入端连接第三步进电机33的输出端，第三步进电机33转动带动第二 转动机构转动，使上部倾斜弧形台面32沿上部倾斜弧形台面固定座31的横向弧形轨 道进行转动，第三编码器34固定安装在第三步进电机33尾部的转轴上用于测量第三 步进电机33的转动角度，并将测量的转动角度通过电缆线发送给上位机；另外，上部 倾斜弧形台面32的顶部中心设置有一用于与升降台面固定座21底部中心连接用销孔 进行销接的销孔，本发明实施例中此销孔尺寸为Φ20H7、深5mm，但是不限于此；使用 时，通过圆柱销5将升降台面固定座21以Φ20H7/g6间隙配合实现中心定位固定在上 部倾斜弧形台面32上，Φ20H7/g6间隙配合保证上部倾斜台3的回转轴线CC′与旋转台 1的回转轴线AA′在入射中子束中心处的水平面内垂直相交于O点；上部倾斜弧形台面 固定座31的底部中心设置有一连接用销孔，本发明实施例中此销孔尺寸为Φ20H7、深 5mm，但是不限于此。

下部倾斜台4用于调整上部倾斜台3、升降台2、旋转台1及样品架绕Y轴的转动 角度，它包括下部倾斜弧形台面固定座41、下部倾斜弧形台面42、第三转动机构(图 中未示出)、第四步进电机43和第四编码器44；下部倾斜弧形台面固定座41的顶部 设置有纵向弧形轨道，下部倾斜弧形台面42底部设置有与纵向弧形轨道相匹配的弧形 突起结构，下部倾斜弧形台面42通过第三转动机构安装在下部倾斜弧形台面固定座 41的顶部，第三转动机构的输入端连接第四步进电机43的输出端，第四步进电机43 转动带动第三转动机构转动，使下部倾斜弧形台面42沿下部倾斜弧形台面固定座41 的纵向弧形轨道进行转动，第四编码器44固定安装在第四步进电机43尾部的转轴上 用于测量第四步进电机43的转动角度，并将测量的转动角度通过电缆线发送给上位机， 另外，下部倾斜台4的回转中心与下部倾斜弧形台面42之间的垂直距离等于上部倾斜 台3的高度与上部倾斜弧形台面32到上部倾斜台3的回转轴线CC′的垂直距离之和， 下部倾斜弧形台面42的顶部中心设置有一用于与上部倾斜弧形台面固定座41的底部 中心连接用销孔进行销接的销孔，本发明实施例中此销孔尺寸为Φ20H7、深5mm，但是 不限于此；使用时，通过圆柱销5将上部倾斜弧形台面固定座31以Φ20H7/g6间隙配 合实现中心定位固定在下部倾斜弧形台面42上，Φ20H7/g6间隙配合保证下部倾斜台 4的回转轴线DD′与上部倾斜台3的回转轴线CC′在入射中子束中心处的水平面内垂直 相交于O点；下部倾斜弧形台面固定座41的底部中心设置有一连接用销孔，本发明实 施例中此销孔尺寸为Φ20H7、深5mm，但不限于此。

圆形支撑板6的顶部设置有一用于与下部倾斜弧形台面固定座41底部中心连接用 销孔进行销接的销孔，本发明实施例中此销孔尺寸为Φ20H7、深5mm，但是不限于此； 使用时，通过圆柱销5将下部倾斜弧形台面固定座41以Φ20H7/g6间隙配合实现中心定 位固定在圆形支撑板6上，Φ20H7/g6间隙配合保证圆形支撑板6的中心轴线EE′与下部倾 斜台4的回转轴线DD′垂直相交于O点，与旋转台1的回转轴线AA′重合；圆形支撑板6的底 部设置有用于实现与冷中子三轴谱仪的样品台的中心定位和固定的定位圆柱销孔和螺 纹孔；使用时，圆形支撑板6通过定位圆柱销和螺钉固定在冷中子三轴谱仪的样品台(图 中未示出)上，定位圆柱销保证圆形支撑板6的中心轴线EE′与样品台的z向中心轴线重 合。

上位机根据接收到的第一步进电机13的转动角度计算旋转台面12的实际转动角度， 根据接收到的第二步进电机23的转动角度计算升降台面22的实际上升或下降量，根据 第三步进电机33的转动角度计算上部倾斜弧形台面32的实际横向转动角度，根据接收 到的第四步进电机43的转动角度计算下部倾斜弧形台面42的实际纵向转动角度，上位 机将计算结果与设定值进行对比，判断旋转台面12、升降台面22、上部倾斜弧形台面 32、下部倾斜弧形台面42是否运动到位，如果运动不到位，则控制第一步进电机13、 第二步进电机23、第三步进电机33、第四步进电机43继续转动；如果运动到位，则控 制第一步进电机13、第二步进电机23、第三步进电机33、第四步进电机43停止转动。

在一个优选的实施例中，第一转动机构、第二转动机构和第三转动机构可以采用 蜗杆蜗轮机构。

在一个优选的实施例中，升降机构可以采用细牙滑动丝杠机构。

在一个优选的实施例中，圆柱销5可以采用Φ20g6高10mm的圆柱。

基于本发明冷中子三轴谱仪的样品散射平面的调整装置的调整方法，包括以下步 骤：

1)安装调整装置：冷中子三轴谱仪的样品台提供绕其z向中心轴线旋转的θ旋转台 和2θ旋转台，将调整装置安装在θ旋转台上，探测器7安装在2θ旋转台上，调整装置和 探测器7均绕样品台的z向中心轴线旋转，探测器7用以记录样品的出射中子强度，并将 记录的结果发送给上位机；

2)调整装置初始化：如图2(a)所示，定义沿水平方向入射的入射中子束为极 轴，通过上位机调整θ旋转台转动使得上部倾斜台3的回转轴线CC′与入射中子束的夹 角S₁＝0，下部倾斜台4的回转轴线DD′垂直于入射中子束通过上位机调整2θ旋转台 转动使得探测器7与入射中子束的夹角S₂＝0，定义θ旋转台、2θ旋转台和旋转台1逆 时针旋转为正；

3)安装样品：

3.1)将样品置于实验温度下，并通过样品架基于Φ20H7/g6间隙配合固定到旋转 台1顶部，固定时，依据样品标记使得样品中心的某一个参考晶向与下部倾斜台4的 回转轴线DD′重合，由于固定样品过程中存在误差，固定后参考晶向在水平面内与下 部倾斜台4的回转轴线DD′之间存在偏差角度δ，如图2(a)所示；

3.2)上位机控制第二步进电机23转动，进而带动升降台面22上升或下降，使得样 品的中心与入射中子束的中心处于同一水平面；

4)调整晶向

4.1)上位机控制2θ旋转台旋转使探测器7旋转至与入射中子束的夹角S₂＝室温 下的参考晶向的散射角处；上位机控制θ旋转台带动圆形支撑板6旋转，当上部 倾斜台3的回转轴线CC′与入射中子束的夹角S₁在的范围内变动时，上 位机对探测器7记录的中子强度进行高斯拟合得出峰强处的夹角S₁＝S₀，计算偏差角 度如图2(b)所示，上位机通过控制第一步进电机13转动带动旋转 台面12、样品架及样品旋转δ，使得参考晶向在水平面内的投影与下部倾斜台4的回 转轴线DD′重合，如图2(c)所示,上位机控制θ旋转台带动圆形支撑板6旋转使得夹角 如图2(d)所示；

4.2)样品的晶格常数随着温度会改变，使得倒格矢空间也会发生畸变，导致实验 温度下的样品晶向的散射角与室温下得出的有不同，上位机控制θ旋转台和2θ 旋转台分别带动圆形支撑板6旋转使得上部倾斜台3的回转轴线CC′与入射中子束的夹 角S₁在和带动探测器7旋转使得探测器7与入射中子束的夹角S₂在 范围内以同方向且步长变化率按ΔS₁：ΔS₂＝1:2改变；上位机对探测器7记 录的中子强度进行高斯拟合得出峰强处的夹角夹角上位 机控制θ旋转台和2θ旋转台旋转分别使得夹角夹角上位 机根据计算出实验温度下样品的晶格常数供后续实验所用；

4.3)θ旋转台和2θ旋转台保持不动，上位机控制第三步进电机33转动带动上部倾 斜弧形台面32绕回转轴线CC′旋转；旋转过程中，上位机对探测器7记录的中子强度进 行高斯拟合得出峰强处上部倾斜弧形台面32的角度为sgu；上位机控制第三步进电机 33转动带动上部倾斜弧形台面32旋转到角度sgu，使得位于水平面内，与下部倾斜台 4的回转轴线DD′重合，垂直于上部倾斜台3的回转轴线CC′，如图3所示；

5)调整晶向

5.1)上位机调整2θ旋转台旋转使探测器7旋转至与入射中子束的夹角S₂＝室温 下的参考晶向的散射角处，根据和参考晶向与参考晶向间的夹角α， 计算出上部倾斜台3的回转轴线CC′与入射中子束的夹角上位机控 制θ旋转台和2θ旋转台分别带动圆形支撑板6转动使得上部倾斜台3的回转轴线CC′与入 射中子束的夹角S₁在和带动探测器7旋转使得探测器7与入射中子 束的夹角S₂在的范围内以同方向且步长变化率按ΔS₁：ΔS₂＝1：2改变， 上位机对探测器7记录的中子强度进行高斯拟合得出峰强处的夹角夹 角上位机控制θ旋转台和2θ旋转台旋转分别使得夹角夹 角上位机根据计算出实验温度下样品的晶格常数；

5.2)θ旋转台和2θ旋转台保持不动，上位机控制第四步进电机43转动带动下部倾 斜弧形台面42绕回转轴线DD′旋转；旋转过程中，上位机对探测器7记录的中子强度进 行高斯拟合得出峰强处下部倾斜弧形台面42的角度为sgl,上位机控制第四步进电机43 转动带动下部倾斜弧形台面42旋转到角度sgl，使得参考晶向参考晶向和入射中 子束位于同一水平面内。

本发明适用于任何单晶样品，下面结合具体实施例对本发明的方法进行详细的描 述：

样品以TlCo_0.8Ni_1.2S₂为例，室温下晶格参数：α＝ β＝γ＝90°，入射中子能量为14.7meV，得出晶向的散射角为-93.16°， 晶向的散射角为-123.5°；

1)安装调整装置：冷中子三轴谱仪的样品台提供绕其z向中心轴线旋转的θ旋转台 和2θ旋转台，将调整装置安装在θ旋转台上，探测器7安装在2θ旋转台上，调整装置和 探测器7均绕样品台的z向中心轴线旋转，探测器7用以记录样品的出射中子强度，并将 记录的结果发送给上位机；

2)调整装置初始化：如图5(a)所示，定义沿水平方向入射的入射中子束为极 轴，通过上位机调整θ旋转台转动使得上部倾斜台3的回转轴线CC′与入射中子束的夹 角S₁＝0，下部倾斜台4的回转轴线DD′垂直于入射中子束通过上位机调整2θ旋转台 转动使得探测器7与入射中子束的夹角S₂＝0，θ旋转台、2θ旋转台和旋转台1，逆时 针旋转为正；

3)安装样品：

3.1)将样品置于实验温度下，并通过样品架基于Φ20H7/g6间隙配合固定到旋转 台1顶部，固定时，依据样品标记使得样品中心的某一个参考晶向与下部倾斜台4的 回转轴线DD′重合，由于固定样品过程中存在误差，固定后参考晶向在水平面内与下 部倾斜台4的回转轴线DD′之间存在偏差角度δ，假设两个参考晶向和的夹角 针对TlCo_0.8Ni_1.2S₂样品，α＝90°，如图5(a)所示；

3.2)上位机控制第二步进电机23转动，进而带动升降台面22上升或下降，使得样 品的中心与入射中子束的中心处于同一水平面；

调整升降台面22上升或下降的具体过程为：上位机给第二步进电机23通电，第二 步进电机23旋转带动升降台2的细牙滑动丝杠机构中的细牙滑动丝杠转动，进而带动细 牙滑动丝杠机构的细牙螺母上升或下降，从而带动升降台面22、样品架和样品进行上 下运动；安装在第二步进电机23尾部的转轴上的第二编码器24直接测量转动角度，并 发送给上位机；上位机通过计算细牙滑动丝杠的螺距得到升降台面22的实际上升或下 降量，定位精度为±3μm；

4)调整晶向

4.1)上位机控制2θ旋转台旋转使探测器7旋转至与入射中子束的夹角S₂＝室温 下的参考晶向的散射角处；上位机控制θ旋转台带动圆形支撑板6旋 转，当上部倾斜台3的回转轴线CC′与入射中子束的夹角S₁在 -66.58°～-26.58°的范围内变动时，上位机对探测器7记录的中子强 度进行高斯拟合得出峰强处的夹角S₁＝S₀，计算偏差角度如图5(b) 所示，上位机通过控制第一步进电机13转动带动旋转台面12、样品架及样品旋转δ， 使得参考晶向在水平面内的投影与下部倾斜台4的回转轴线DD′重合，如图5(c)所 示,上位机控制θ旋转台带动圆形支撑板6旋转使得夹角如图5(d)所示；

调整旋转台面12旋转的具体过程为：上位机控制第一步进电机13转动，第一步进 电机13旋转带动旋转台1的蜗杆蜗轮机构运动，引起旋转台1的旋转台面12及安装其上 的样品架及样品绕着回转轴线AA′旋转。安装在第一步进电机13尾部的转轴上的第一编 码器14直接测量转角，经过蜗杆蜗轮1：180的减速比，得到旋转台面12的实际转角， 角度精度可达到±0.005°；

4.2)样品的晶格常数随着温度会改变，使得倒格矢空间也会发生畸变，导致实验 温度下的样品晶向的散射角与室温下得出的有不同，上位机控制θ旋转台和2θ 旋转台分别带动圆形支撑板6旋转使得上部倾斜台3的回转轴线CC′与入射中子束的夹 角S₁在-47.58°～--45.58°和带动探测器7旋转使得探测器7与入射中 子束的夹角S₂在-95.16°～-91.16°范围内以同方向且步长变化率按 ΔS₁：ΔS₂＝1:2改变；上位机对探测器7记录的中子强度进行高斯拟合得出峰强处的夹 角夹角上位机控制θ旋转台和2θ旋转台旋转分别使得夹 角夹角上位机根据计算出实验温度下样品的晶格 常数供后续实验所用；

4.3)θ旋转台和2θ旋转台保持不动，上位机控制第三步进电机33转动带动上部倾 斜弧形台面32绕回转轴线CC′旋转；旋转过程中，上位机对探测器7记录的中子强度进 行高斯拟合得出峰强处上部倾斜弧形台面32的角度为sgu；上位机控制第三步进电机 33转动带动上部倾斜弧形台面32旋转到角度sgu，使得位于水平面内，与下部倾斜台 4的回转轴线DD′重合，垂直于上部倾斜台3的回转轴线CC′，如图3所示；

调整上部倾斜弧形台面32旋转的具体过程为：上位机通过电缆线给第三步进电机 33通电转动，第三步进电机33通电带动上部倾斜台3的蜗杆蜗轮机构运动，使上部倾斜 弧形台面32沿着回转轴线CC′旋转，从而带动升降台2、旋转台1及样品架和样品绕着CC′ 旋转。安装在第三步进电机33尾部的转轴上的第三编码器34读出蜗杆的转角，根据蜗 杆蜗轮1：360减速比得到上部倾斜弧形台面32的旋转角度，角度精度±0.001°；

5)调整晶向

5.1)上位机调整2θ旋转台旋转使探测器7旋转至与入射中子束的夹角S₂＝室温 下的参考晶向的散射角处，根据和参考晶向与参考晶向间的夹角α， 计算出上部倾斜台3的回转轴线CC′与入射中子束的夹角针对 TlCo_0.8Ni_1.2S₂样品，S₁＝-151.75°,上位机控制θ旋转台和2θ旋转 台分别带动圆形支撑板6转动使得上部倾斜台3的回转轴线CC′与入射中子束的夹角S₁在-152.75°～-150.75°和带动探测器7旋转使得探测器7与入射中 子束的夹角S₂在-125.5°～-121.5°的范围内以同方向且步长变化率按 ΔS₁：ΔS₂＝1：2改变，上位机对探测器7记录的中子强度进行高斯拟合得出峰强处的 夹角夹角上位机控制θ旋转台和2θ旋转台旋转分别使得 夹角夹角上位机根据计算出实验温度下样品的 晶格常数；

5.2)θ旋转台和2θ旋转台保持不动，上位机控制第四步进电机43转动带动下部倾 斜弧形台面42绕回转轴线DD′旋转；旋转过程中，上位机对探测器7记录的中子强度进 行高斯拟合得出峰强处下部倾斜弧形台面42的角度为sgl,上位机控制第四步进电机43 转动带动下部倾斜弧形台面42旋转到角度sgl，使得参考晶向参考晶向和入射中 子束位于同一水平面内。

调整下部倾斜弧形台面42旋转的具体过程为：上位机通过电缆线给第四步进电机 43通电转动，带动下部倾斜台4的蜗杆蜗轮机构运动，使下部倾斜弧形台面42沿着回转 轴线DD′旋转旋转，从而带动上部倾斜台3、升降台2、旋转台1及样品架和样品绕着下 部倾斜台4的回转轴线DD′旋转。安装在第四步进电机43尾部的转轴上的第四编码器44 读出蜗杆的转角，根据蜗杆蜗轮1：360减速比得到上部倾斜弧形台面32的旋转角度， 角度精度±0.001°。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都 是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应 排除在本发明的保护范围之外。