1.本发明涉及宇宙线电子能谱的测量及暗物质探测试验设备技术领域，具体涉及一种束流辐照试验系统。
背景技术：2.随着科技的进步，人们对宇宙的探索也越来越深，宇宙线电子能谱的测量及暗物质的探测研究应用也越来越广泛，传统量能器型空间高能粒子实验为镜头-镜筒-底片的望远镜形式，从外而内的探测器顺序为塑闪反符合探测器，电荷测量兼径迹测量探测器，二维量能器，该配置方案对高能重原子核的测量精度差，缺乏高能区的能标手段，粒子鉴别能力不高，且资源利用率低。
技术实现要素：3.本发明目的是提供一种束流辐照试验系统，该系统可对同一束粒子流进行多项组合试验，每个试验设备均可进行独立的位姿调节，具有手动和电动两种调节方式，可靠性高，整体结构紧凑，承载能力好、稳定性强。
4.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种束流辐照试验系统，包括支撑平台、穿越辐射探测器、硅电荷探测器、塑闪探测器、光纤径迹仪和三维成像量能器；所述穿越辐射探测器用于对tev高能宇宙线进行绝对能量标定，穿越辐射探测器通过trd调姿平台滑动安在所述支撑平台上，所述trd调姿平台用于对穿越辐射探测器三个方向移动及一个方向转动的位置姿态调节；所述硅电荷探测器用于对入射粒子的精确电荷测量，硅电荷探测器通过scd调姿平台滑动安在支撑平台上，所述scd调姿平台用于对硅电荷探测器两个方向移动及一个方向转动的位置姿态调节；所述塑闪探测器用于对伽马光子实时触发识别和/或电荷测量，塑闪探测器通过psd调姿平台滑动安在支撑平台上，所述psd调姿平台用于对塑闪探测器两个方向移动的调节；所述光纤径迹仪用于对入射伽马光子的径迹测量，光纤径迹仪通过fit调姿平台滑动安在支撑平台上，所述fit调姿平台用于对光纤径迹仪两个方向移动的调节；所述三维成像量能器用于测量入射粒子的种类和能量信息，三维成像量能器通过calo调姿平台滑动安在支撑平台上，所述calo调姿平台用于对三维成像量能器三个方向移动及一个方向转动的位置姿态调节；所述支撑平台包括支架以及安在所述支架上的横向滑轨和横向齿条，在支架上还安有多个可调支脚和行走轮；所述psd调姿平台包括第二支撑板、第二横向驱动机构、第二竖向升降组件和第二承载板，所述第二支撑板上安有横向滑块，所述横向滑块滑动安在横向滑轨上；所述第二横向驱动机构安在第二支撑板上并与横向齿条动力连接；所述第二竖向升降组件一端安在第二支撑板上，所述第二承载板安在第二竖向升降组件另一端上，第二竖向升降组件用于带动第二承载板竖向移动；所述塑闪探测器固定安在第二承载板上；粒子束线依次穿过穿越辐射探测器、硅电荷探测器、塑闪探测器、光纤径迹仪和三维成像量能器。
5.优选的，所述calo调姿平台包括第一支撑板、第一横向驱动机构、纵向移动组件、
第一竖向升降组件、转动组件和第一承载板，所述第一支撑板上设有横向滑块，所述横向滑块滑动安在横向滑轨上；所述第一横向驱动机构安在第一支撑板上并与所述横向齿条动力连接；所述纵向移动组件安在第一支撑板上，用于带动所述第一竖向升降组件、转动组件和所述第一承载板纵向平移；所述转动组件一端安在第一竖向升降组件上，第一承载板安在转动组件另一端上，转动组件用于带动第一承载板转动；所述三维成像量能器固定安在第一承载板上。
6.优选的，所述纵向移动组件包括纵向驱动机构、纵向齿条、纵向滑轨、纵向滑块和安装框架，所述纵向齿条和纵向滑轨平行间隔固定安在所述第一支撑板上，所述纵向滑块一端固定安在所述安装框架上，纵向滑块另一端滑动安在所述纵向滑轨上，所述纵向驱动机构安在安装框架上，纵向驱动机构一端与纵向齿条动力连接。
7.优选的，所述安装框架包括上支撑板、下支撑板和支撑柱，所述支撑柱设置四根，四根支撑柱固定安在所述上支撑板和所述下支撑板之间。
8.优选的，所述第一竖向升降组件包括竖向滑轨、竖向滑块、第一竖向驱动电机、第一减速装置和丝杠螺母机构，所述竖向滑块固定安在所述支撑柱上，所述竖向滑轨一端固定安在所述安装板上，竖向滑轨可在竖向滑块上滑动；所述第一竖向驱动电机和所述第一减速装置固定安在所述上支撑板上，第一竖向驱动电机和第一减速装置动力连接，所述丝杠螺母机构安在第一减速装置上，丝杠螺母机构一端抵在所述转动组件上；四根支撑柱上均安有竖向滑块。
9.优选的，所述转动组件包括转动驱动电机、第一齿轮、第二齿轮和安装板，所述转动驱动电机安在所述安装板上，安装板安在所述第一竖向升降组件上，所述第一齿轮安在转动驱动电机输出轴上，所述第二齿轮可转动安在安装板上，第一齿轮与第二齿轮相啮合，所述第一承载板固定安在第二齿轮上。
10.优选的，所述第一横向驱动机构和纵向驱动机构均由双驱动电机、减速器和驱动齿轮组成，所述减速器与所述双驱动电机的输出轴相连，所述驱动齿轮安在减速器的输出端上，驱动齿轮与所述横向齿条啮合传动。
11.优选的，所述fit调姿平台包括单自由度升降单元，所述单自由度升降单元包括第三支撑板、第三横向驱动机构、第三竖向升降组件和第三承载板，所述第三支撑板上安有横向滑块，所述横向滑块滑动安在横向滑轨上；所述第三横向驱动机构安在第三支撑板上并与横向齿条动力连接；所述第三竖向升降组件一端安在第三支撑板上，所述第三承载板安在第三竖向升降组件另一端上，第三竖向升降组件用于带动第三承载板竖向移动；所述光纤径迹仪固定安在第三承载板上。
12.优选的，所述第三竖向升降组件包括安装支架、第三竖向驱动电机、第三连接轴、第三手轮、第三减速装置、第三丝杆、第三丝母第三滑块和第三滑轨，所述安装支架固定安在所述第三支撑板上，所述第三竖向驱动电机固定安在安装支架上，第三竖向驱动电机具有两个输出轴，其中一个所述输出轴上安有所述第三减速装置，另一个输出轴通过所述第三连接轴也安有第三减速装置，所述第三手轮与第三竖向驱动电机的输出轴相连，第二减速装置的输出端与所述第三丝杆动力连接，所述第三丝母安在第三减速装置的输出端，第三丝杆通过螺纹安在第三丝母上；所述第三滑块固定安在安装支架上，所述第三滑轨一端固定安在所述第三承载板上，第三滑轨另一端与第三滑块滑动连接。
13.优选的，所述第三横向驱动机构由双驱动电机、减速器和驱动齿轮组成，所述减速器与所述双驱动电机的输出轴相连，所述驱动齿轮安在减速器的输出端上，驱动齿轮与所述横向齿条啮合传动。
14.优选的，所述第二竖向升降组件包括叠合升降机构和第二竖向驱动机构，在所述第二承载板两端均安有所述叠合升降机构，所述第二竖向驱动机构与叠合升降机构动力连接。
15.优选的，所述叠合升降机构包括竖向支板、第一滑块、第一丝杆、第一丝母、第一带轮、第二带轮、传动带、第二丝杆、第二丝母和第二滑块，所述竖向支板一端安在所述第二承载板上，所述第一带轮和所述第二带轮可转动安在竖向支板底部上，第一带轮与第二带轮通过所述传动带相连，所述第一丝杆一端可转动安在竖向支板上，第一丝杆另一端安在第一带轮上；所述第二丝杆一端可转动安在竖向支板上，第二丝杆另一端安在第二带轮上；所述第一丝母通过螺纹安在第一丝杆上，第一丝母固定安在所述第一滑块上，在所述第二承载板两侧均安有支撑架，第一滑块固定安在所述支撑架上；所述第二丝母通过螺纹安在第二丝杆上，第二丝母固定安在所述第二滑块上，第二滑块固定安在所述安装支架上；在竖向支板两侧分别安有第一滑轨和第二滑轨，第一滑块在所述第一滑轨上滑动，第二滑块在所述第二滑轨上滑动。
16.优选的，所述第二竖向驱动机构包括第二竖向驱动电机、第二连接轴、第二手轮和第二减速装置，所述第二竖向驱动电机具有两个输出轴，其中一个所述输出轴上安有所述第二减速装置，另一个输出轴通过所述第二连接轴也安有第二减速装置，所述第二手轮与第二竖向驱动电机的输出轴相连，第二减速装置的输出端与所述第一丝杆动力连接。
17.优选的，第二横向驱动机构由双驱动电机、减速器和驱动齿轮组成，所述减速器与所述双驱动电机的输出轴相连，所述驱动齿轮安在减速器的输出端上，驱动齿轮与所述横向齿条啮合传动。
18.优选的，所述scd调姿平台包括所述单自由度升降单元和第一转台，所述第一转台一端固定安在所述单自由度升降单元上，所述硅电荷探测器固定安在第一转台另一端上，第一转台用于调节硅电荷探测器的转动。
19.优选的，所述trd调姿平台包括所述单自由度升降单元、水平滑台和第二转台，所述水平滑台一端安在单自由度升降单元上，所述第二转台一端安在水平滑台的另一端上，所述穿越辐射探测器固定安在第二转台另一端上，水平滑台用于带动第二转台和穿越辐射探测器水平滑动，第二转台用于带动穿越辐射探测器转动。
20.优选的，所述psd调姿平台设置两个，两个psd调姿平台上分别安有一个塑闪探测器；所述scd调姿平台设置两个，两个scd调姿平台上分别安有一个硅电荷探测器。
21.优选的，所述穿越辐射探测器、硅电荷探测器、塑闪探测器、光纤径迹仪和所述三维成像量能器上均设有定位孔。
22.本发明中，设置的横向滑轨为calo调姿平台、psd调姿平台、rtd调姿平台、scd调姿平台和fit调姿平台提供一共同的水平横向移动平台，便于对几个调姿平台之间的相对位置控制。calo调姿平台、psd调姿平台、rtd调姿平台、scd调姿平台和fit调姿平台又可以单独控制各自的姿态调节，实现对搭载的不同试验设备间的不同位置姿态的调整，进而可快速实现不同试验条件的组合试验，提高试验效率。设置的驱动机构均采用双驱动电机，既可
以电动控制，也可以手动控制，即在断电的情况下可以调整安装板的姿态，冗余度高，提高该平台姿态控制的可靠性。在calo调姿平台中采用四组滑轨与滑块结构采用并联方式连接，提高了第一竖向升降组件的承载能力，可为质量较重的穿越辐射探测器提供稳定的升降平台。在psd调姿平台中采用两根丝杆传动，即可实现双倍行程的升降调节，降低了第二竖向升降组件的高度，进而压缩了该平台的整体高度，便于塑闪探测器的整体扫描。设置的行走轮便于对该平台整体移动更换位置，设置的可调支脚可调节该平台整体的水平度，可适应不平整的安装面。设置的定位孔可通过激光快速对穿越辐射探测器、硅电荷探测器、塑闪探测器、光纤径迹仪和三维成像量能器进行初始位置确定。
附图说明
23.图1为本发明整体结构示意图；图2为本发明局部结构示意图；图3为本发明calo调姿平台剖面示意图；图4为本发明psd调姿平台局部剖面示意图；图5为本发明单自由度升降单元剖面示意图；图中：1、支撑平台；2、穿越辐射探测器；3、硅电荷探测器；4、calo调姿平台；5、psd调姿平台；6、单自由度升降单元；7、塑闪探测器；8、光纤径迹仪；9、三维成像量能器；10、支架；11、横向滑轨；12、横向齿条；13、横向滑块；14、可调支脚；15、行走轮；16、定位孔；17、水平滑台；18、第二转台；19、第一转台；40、第一支撑板；41、第一横向驱动机构；42、纵向移动组件；43、第一竖向升降组件；44、转动组件；45、第一承载板；50、第二支撑板；51、第二横向驱动机构；52、第二竖向升降组件；53、第二承载板；54、第二竖向驱动机构；55、支撑架；56、第一滑轨；57、第二滑轨；60、第三支撑板；61、第三横向驱动机构；62、第三竖向升降组件；63、第三承载板；420、纵向驱动机构；421、纵向齿条；422、纵向滑轨；423、纵向滑块；424、上支撑板；425、下支撑板；426、支撑柱；430、竖向滑轨；431、竖向滑块；432、第一竖向驱动电机；433、第一减速装置；434、丝杠螺母机构；440、转动驱动电机；441、第一齿轮；442、第二齿轮；443、安装板；520、竖向支板；521、第一滑块；522、第一丝杆；523、第一丝母；524、第一带轮；525、第二带轮；526、传动带；527、第二丝杆；528、第二丝母；529、第二滑块；541、第二竖向驱动电机；542、第二连接轴；543、第二手轮；544、第二减速装置；620、安装支架；621、第三竖向驱动电机；622、第三连接轴；623、第三手轮；624、第三减速装置；625、第三丝杆；626、第三丝母；627、第三滑块；628、第三滑轨。
具体实施方式
24.下面结合附图，对本发明做进一步说明：如图1、图2、图3、图4和图5所示的一种束流辐照试验系统，包括支撑平台1、穿越辐射探测器2、硅电荷探测器3、塑闪探测器7、光纤径迹仪8和三维成像量能器9。在一个实施例中，支撑平台1包括支架10以及通过紧固件固定安装在支架10上的横向滑轨11和横向齿条12，支架10为由多根钢管拼接成的矩形框架结构，在支架10上设有多根支撑梁，横向滑轨11设置四根，当然横向滑轨11也可以设置两根、三根或五根。在支架10底部上固定安装多个可调支脚14和行走轮15，多个可调支脚14沿支架10宽度方向设置两排，在每排可调支脚14中
前后两个可调支脚14之间安有一个行走轮15。
25.穿越辐射探测器2用于对tev高能宇宙线进行绝对能量标定，穿越辐射探测器2通过trd调姿平台滑动安装在支撑平台1上，trd调姿平台用于对穿越辐射探测器2三个方向移动及一个方向转动的位置姿态调节。本实施中，穿越辐射探测器2为采购件。
26.trd调姿平台包括单自由度升降单元6、水平滑台17和第二转台18，水平滑台17的底端通过螺栓固定安装在第三承载板63顶面上，第二转台18底端通过螺栓固定安装在水平滑台17的可滑动一端上，穿越辐射探测器2通过螺栓固定安装在第二转台18的可转动一端上。在本实施例中，水平滑台17用于带动第二转台18和穿越辐射探测器2水平纵向滑动，水平滑台17采用市场上可采购到的手动调节的丝杠滑台。第二转台18用于带动穿越辐射探测器2的转动，第二转台18采用市场上可采购到的手动调节的转台。在本实施例中不再对水平滑台17和第二转台18的结构进行具体描述。
27.单自由度升降单元6包括第三支撑板60、第三横向驱动机构61、第三竖向升降组件62和第三承载板63，第三支撑板60底面上通过紧固件固定安装多个横向滑块13，在单自由度升降单元6中的横向滑块13的数量与横向滑轨11数量相同，横向滑块13滑动安装在横向滑轨11上。第三横向驱动机构61安装在第三支撑板60上，第三横向驱动机构61的一端与横向齿条12动力连接。在一个具体实施例中，第三横向驱动机构61由双驱动电机、减速器和驱动齿轮组成，减速器与双驱动电机的输出轴固定连接，驱动齿轮固定安装在减速器的输出端上，驱动齿轮与横向齿条12啮合传动，当双驱动电机转动时，可使得单自由度升降单元6在支架10上滑动。该双驱动电机得电时可进行正转或反转，在断电情况下，可手动摇动与双驱动电机转子连接的转盘使得该电机正转或反转。
28.第三竖向升降组件62底端安装在第三支撑板60上，第三承载板63通过紧固件固定安装在第三竖向升降组件62顶端上，第三竖向升降组件62用于带动第三承载板63竖向移动。
29.第三竖向升降组件62包括安装支架620、第三竖向驱动电机621、第三连接轴622、第三手轮623、第三减速装置624、第三丝杆625、第三丝母626第三滑块627和第三滑轨628，安装支架620通过紧固件固定安装在第三支撑板60上，在一个实施例中，安装支架620为倒u形，第三竖向驱动电机621通过紧固件固定安装在安装支架620上，第三竖向驱动电机621具有两个输出轴，其中一个输出轴上固定安装在第三减速装置624的输入端上，另一个输出轴与第三连接轴622一端通过联轴器固定连接，第三连接轴622的另一端固定安装在另一个第三减速装置624的输入端上，第三手轮623与第三竖向驱动电机621的输出轴固定相连，第三减速装置624的输出端与第三丝杆625通过联轴器固定连接。第三丝母626固定安装在第三减速装置624的输出端，第三丝杆625通过螺纹安装在第三丝母626上，第三丝杆625一端抵在第三承载板63底部。第三承载板63两端通过紧固件均固定安装第三滑轨628，第三滑块627通过螺栓固定安装在安装支架620上，第三滑轨628与第三滑块627滑动连接。当第三竖向驱动电机621带动第三连接轴622转动时，通过第三丝杆625与第三丝母626的传动实现第三承载板63的竖直升降。
30.硅电荷探测器3用于对入射粒子的精确电荷测量，硅电荷探测器通过scd调姿平台滑动安装在支撑平台1上，scd调姿平台用于对硅电荷探测器3两个方向移动及一个方向转动的位置姿态调节。本实施例中，硅电荷探测器3为采购件，硅电荷探测器3为多层水平正交
紧密排布设置的硅微条。
31.scd调姿平台包括单自由度升降单元6和第一转台19，第一转台19底端通过螺栓固定安装在第三承载板63上，硅电荷探测器3通过螺栓固定安装在第一转台19的另一端上，第一转台19用于调节硅电荷探测器3的转动。在本实施例中，第一转台19采用市场上可采购到的手动调节的转台，不再对第一转台19的结构进行具体描述。在scd调姿平台、fit调姿平台与trd调姿平台中的单自由度升降单元6彼此相互独立。
32.塑闪探测器7用于对伽马光子实时触发识别和/或电荷测量，塑闪探测器7通过psd调姿平台5滑动安装在支撑平台1上，psd调姿平台5用于对塑闪探测器7的两个方向移动的进行调节。塑闪探测器7由多个塑闪单元构成，塑闪单元采用水平正交方向交叉布局，且每方向叠层摆放，塑闪探测器7为采购件。
33.psd调姿平台5包括第二支撑板50、第二横向驱动机构51、第二竖向升降组件52和第二承载板53，第二支撑板50底面上通过紧固件固定安装多个横向滑块13，在psd调姿平台5中的横向滑块13的数量与横向滑轨11数量相同，横向滑块13滑动安装在横向滑轨11上。第二横向驱动机构51安装在第二支撑板50上，第二横向驱动机构51的一端与横向齿条12动力连接。在一个具体实施例中，第二横向驱动机构51由双驱动电机、减速器和驱动齿轮组成，减速器与双驱动电机的输出轴固定连接，驱动齿轮固定安装在减速器的输出端上，驱动齿轮与横向齿条12啮合传动，当双驱动电机转动时，可使得psd调姿平台5在支架10上滑动。该双驱动电机得电时可进行正转或反转，在断电情况下，可手动摇动与双驱动电机转子连接的转盘使得该电机正转或反转。psd调姿平台5整体高度不高于单自由度升降单元6高度的三分之二。
34.第二竖向升降组件52底端通过螺栓固定安装在第二支撑板50顶面上，第二承载板53通过螺栓固定安装在第二竖向升降组件52的顶端上，第二竖向升降组件52用于带动第二承载板53竖向移动。在一个实施例中，第二竖向升降组件52包括叠合升降机构和第二竖向驱动机构54，在第二承载板53左右两端均固定安装该叠合升降机构，第二竖向驱动机构54与叠合升降机构动力连接。塑闪探测器7通过螺栓固定安装在第二承载板53顶部上。
35.叠合升降机构包括竖向支板520、第一滑块521、第一丝杆522、第一丝母523、第一带轮524、第二带轮525、传动带526、第二丝杆527、第二丝母528和第二滑块529，竖向支板520顶端通过紧固件或焊接固定安装在第二承载板53底端上，第一带轮524和第二带轮525通过销轴可转动安装在第二承载板53底部上，第一带轮524与第二带轮525通过传动带526相连，第一丝杆522的一端通过轴承可转动安装在竖向支板520左侧面上，第一丝杆522的另一端固定安装在第一带轮524上，当第一丝杆522转动时带动第一带轮524进行转动。第二丝杆527的一端通过轴承可转动安装在竖向支板520右侧面上，第二丝杆527的另一端固定安装在第二带轮525上。第一丝母523通过螺纹安装在第一丝杆522上，第一丝母523通过紧固件固定安装在第一滑块521上，在第二承载板53左右两侧均固定安装支撑架55，第一滑块521通过紧固件固定安装在支撑架55上。第二丝母528通过螺纹安装在第二丝杆527上，第二丝母528通过紧固件固定安装在第二滑块529上，第二滑块529通过螺栓固定安装在第二支撑板50上。在竖向支板520左右两侧通过螺栓分别固定安装第一滑轨56和第二滑轨57，第一滑块521可在第一滑轨56上滑动，第二滑块529可在第二滑轨57上滑动。第一丝杆522与第二竖向驱动机构54动力连接。
36.第二竖向驱动机构54包括第二竖向驱动电机541、第二连接轴542、第二手轮543和第二减速装置544，第二竖向驱动电机541具有两个输出轴，其中一个输出轴上固定安装在第二减速装置544的输入端上，另一个输出轴与第二连接轴542一端通过联轴器固定连接，第二连接轴542的另一端固定安装在另一个第二减速装置544的输入端上，第二手轮543与第二竖向驱动电机541的输出轴固定相连，第二减速装置544的输出端与第一丝杆522通过联轴器固定连接。在一个具体实施例中，在支撑架55上设置滑槽，第二手轮543一端穿过该滑槽位于支撑架55外侧，第二手轮543可在滑槽内竖向滑动。
37.光纤径迹仪8用于对入射伽马光子的径迹测量，光纤径迹仪8通过fit调姿平台滑动安装在支撑平台1上，fit调姿平台用于对光纤径迹仪8两个方向移动的调节。本实施例中，光纤径迹仪8为多层水平正交方向紧密排布设置的闪烁光纤，光纤径迹仪8为采购件。fit调姿平台包括单自由度升降单元6，光纤径迹仪8通过螺栓固定安装在第三承载板63顶面上。
38.三维成像量能器9用于测量入射粒子的种类和能量信息，三维成像量能器9通过calo调姿平台4滑动安装在支撑平台1上，calo调姿平台4用于对三维成像量能器9三个方向移动及一个方向转动的位置姿态调节。在本实施例中，三维成像量能器9由硅酸钇镥立方晶体块组成，通过收集每块晶体的信号可重建入射粒子的种类和能量信息，三维成像量能器9为采购件。
39.calo调姿平台4包括第一支撑板40、第一横向驱动机构41、纵向移动组件42、第一竖向升降组件43、转动组件44和第一承载板45，在第一支撑板40底部上通过紧固件固定安装多个横向滑块13，横向滑块13滑动安装在横向滑轨11上，在一个实施例中，同一根横向滑轨11上安装两个横向滑块13。第一横向驱动机构41通过螺栓固定安装在第一支撑板40上，第一横向驱动机构41与横向齿条12动力连接。在一个具体实施例中，第一横向驱动机构41由双驱动电机、减速器和驱动齿轮组成，减速器与双驱动电机的输出轴固定连接，驱动齿轮固定安装在减速器的输出端上，驱动齿轮与横向齿条12啮合传动，当双驱动电机转动时，可使得calo调姿平台4在支架10上滑动。该双驱动电机得电时可进行正转或反转，在断电情况下，可手动摇动与双驱动电机转子连接的转盘使得该电机正转或反转。三维成像量能器9通过螺栓固定安装在第一承载板45上。
40.纵向移动组件42安装在第一支撑板40上，用于带动第一竖向升降组件43、转动组件44和第一承载板45纵向平移。纵向移动组件42包括纵向驱动机构420、纵向齿条421、纵向滑轨422、纵向滑块423和安装框架，纵向齿条421和纵向滑轨422通过紧固件固定平行间隔安装在第一支撑板40上，纵向滑块423一端通过螺栓固定安装在安装框架上，纵向滑块423的另一端滑动安装在纵向滑轨422上，纵向驱动机构420通过螺栓固定安装在安装框架上，纵向驱动机构420的一端与纵向齿条421动力连接。在一个实施例中，纵向驱动机构420由双驱动电机、减速器和驱动齿轮组成，减速器与双驱动电机的输出轴固定连接，驱动齿轮固定安装在减速器的输出端上，驱动齿轮与纵向齿条421啮合传动，当双驱动电机转动时，可使得第一竖向升降组件43在第一支撑板40上滑动。该双驱动电机得电时可进行正转或反转，在断电情况下，可手动摇动与双驱动电机转子连接的转盘使得该电机正转或反转。
41.在一个实施例中，安装框架包括上支撑板424、下支撑板425和支撑柱426，支撑柱426共设置四根，四根支撑柱426通过螺栓固定安装在上支撑板424和下支撑板425之间、且
位于上支撑板424和下支撑板425的拐角处。第一竖向升降组件43包括竖向滑轨430、竖向滑块431、第一竖向驱动电机432、第一减速装置433和丝杠螺母机构434，竖向滑块431通过螺栓固定安装在支撑柱426上，竖向滑轨430顶端通过螺栓固定安装在安装板443上，竖向滑块431滑动安装在竖向滑轨430上。第一竖向驱动电机432和第一减速装置433通过紧固件固定安装在上支撑板424底部上，第一减速装置433与第一竖向驱动电机432的输出轴相连接，丝杠螺母机构434安装在第一减速装置433输出端上，丝杠螺母机构434的丝杠顶端抵在安装板443底部上。设置的四根支撑柱426上分别固定安装一块竖向滑块431。当第一竖向驱动电机432得电转动时，通过第一减速装置433控制丝杠螺母机构434的丝杠伸出或收回，使得转动组件44竖向升降运动。
42.转动组件44包括转动驱动电机440、第一齿轮441、第二齿轮442和安装板443，转动驱动电机440通过紧固件固定安装在安装板443上，第一齿轮441通过键固定安装在转动驱动电机440的输出轴上，第二齿轮442通过销轴可转动安装在安装板443顶面上，第一齿轮441与第二齿轮442相啮合传动，第一承载板45通过螺栓固定安装在第二齿轮442上。
43.穿越辐射探测器2、硅电荷探测器3、塑闪探测器7、光纤径迹仪8和三维成像量能器9依次串行间隔设置，试验过程中，通过粒子发射器发射出一束或多数粒子束流依次顺序穿过穿越辐射探测器2、硅电荷探测器3、塑闪探测器7、光纤径迹仪8和三维成像量能器9进行试验，调节trd调姿平台、scd调姿平台、psd调姿平台、fit调姿平台和calo调姿平台对该粒子束流进行不同条件的组合试验。
44.psd调姿平台5共设置两个，两个psd调姿平台5上分别固定安装一个塑闪探测器7，每台塑闪探测器7可独立进行束流试验，当然也可以设置一台或多台。scd调姿平台共设置两个，两个scd调姿平台上分别固定安装一个硅电荷探测器3，每台硅电荷探测器3可独立进行束流试验，当然也可以设置一台或多台。在穿越辐射探测器2、硅电荷探测器3、塑闪探测器7、光纤径迹仪8和三维成像量能器9上均设置定位孔16，使用时通过激光发射器发出一条激光，该激光同时穿过穿越辐射探测器2、硅电荷探测器3、塑闪探测器7、光纤径迹仪8和三维成像量能器9上的定位孔16后完成对上述测量设备的初始位置定位。每个调姿平台既可以在横向齿条12上单独调节横向位置，也可以将几个调姿平台整体进行横向位置调节。
45.在本技术中，发射出的粒子束线依次通过穿越辐射探测器2、硅电荷探测器3（一台、两台或多台）、塑闪探测器7（一台、两台或多台）、光纤径迹仪8和三维成像量能器9，采用该顺序，束流粒子在三维成像量能器9中会发生簇射后会变成若干次级粒子，从而失去其本征的电荷和方向信息，即无法在三维成像量能器9后测量束流粒子的电荷和方向信息，因此三维成像量能器9置于最后。再者，因为束流粒子在穿过探测器物质量的时候会发生能量损失或原子核的碎裂，造成洛伦兹因子和电荷信息测量的困难，考虑穿越辐射探测器2作为整体标定的基准的重要性，因此将穿越辐射探测器2排布在最前端，硅电荷探测器3紧随其后。塑闪探测器7和光纤径迹仪8排布在硅电荷探测器3和三维成像量能器9之间，同时考虑塑闪探测器7和光纤径迹仪8与触发配置和时序的关联，需要让束流粒子先经过塑闪探测器7，尽可能准确和早的给出触发信号，作为全局触发的输入使得整个系统的数据获取链路高效运行。
46.本技术将探测器顺序调整为硅电荷探测器3在外，可有效避免电荷碎裂效应，提升电测测量精度。塑闪探测器7和光纤径迹仪8居中，有效提升伽马光子的探测能力。采用三维
成像量能器9，对各个方向的粒子均有响应，有效提升了粒子鉴别能力，同时大幅提高了载荷利用率。在某个外侧面增加穿越辐射探测器2，增加了高能粒子的绝对能标手段。因为三维成像量能器9五面灵敏，视场大，所以各个探测器需要对不同入射角度进行能量标定，因此几个调姿平台设置多个自由度调节。
47.在本技术中，calo释义为三维成像量能器；fit释义为光纤径迹仪；psd释义为塑闪探测器；scd释义为硅电荷探测器；trd释义为穿越辐射探测器；tev为能量单位，其中t的含义为“太”，代表10的12次方；ev的含义为电子伏特，即1tev = 10的12次方（万亿）电子伏特。
48.上述实施例只是对本发明构思和实现的若干说明，并非对其进行限制，在本发明构思下，未经实质变换的技术方案仍然在保护范围内。
技术特征：1.一种束流辐照试验系统，其特征在于：包括支撑平台、穿越辐射探测器、硅电荷探测器、塑闪探测器、光纤径迹仪和三维成像量能器；所述穿越辐射探测器用于对tev高能宇宙线进行绝对能量标定，穿越辐射探测器通过trd调姿平台滑动安在所述支撑平台上，所述trd调姿平台用于对穿越辐射探测器三个方向移动及一个方向转动的位置姿态调节；所述硅电荷探测器用于对入射粒子的精确电荷测量，硅电荷探测器通过scd调姿平台滑动安在支撑平台上，所述scd调姿平台用于对硅电荷探测器两个方向移动及一个方向转动的位置姿态调节；所述塑闪探测器用于对伽马光子实时触发识别和/或电荷测量，塑闪探测器通过psd调姿平台滑动安在支撑平台上，所述psd调姿平台用于对塑闪探测器两个方向移动的调节；所述光纤径迹仪用于对入射伽马光子的径迹测量，光纤径迹仪通过fit调姿平台滑动安在支撑平台上，所述fit调姿平台用于对光纤径迹仪两个方向移动的调节；所述三维成像量能器用于测量入射粒子的种类和能量信息，三维成像量能器通过calo调姿平台滑动安在支撑平台上，所述calo调姿平台用于对三维成像量能器三个方向移动及一个方向转动的位置姿态调节；所述支撑平台包括支架以及安在所述支架上的横向滑轨和横向齿条，在支架上还安有多个可调支脚和行走轮；所述psd调姿平台包括第二支撑板、第二横向驱动机构、第二竖向升降组件和第二承载板，所述第二支撑板上安有横向滑块，所述横向滑块滑动安在横向滑轨上；所述第二横向驱动机构安在第二支撑板上并与横向齿条动力连接；所述第二竖向升降组件一端安在第二支撑板上，所述第二承载板安在第二竖向升降组件另一端上，第二竖向升降组件用于带动第二承载板竖向移动；所述塑闪探测器固定安在第二承载板上；粒子束线依次穿过穿越辐射探测器、硅电荷探测器、塑闪探测器、光纤径迹仪和三维成像量能器。2.根据权利要求1所述的束流辐照试验系统，其特征在于：所述calo调姿平台包括第一支撑板、第一横向驱动机构、纵向移动组件、第一竖向升降组件、转动组件和第一承载板，所述第一支撑板上设有横向滑块，所述横向滑块滑动安在横向滑轨上；所述第一横向驱动机构安在第一支撑板上并与所述横向齿条动力连接；所述纵向移动组件安在第一支撑板上，用于带动所述第一竖向升降组件、转动组件和所述第一承载板纵向平移；所述转动组件一端安在第一竖向升降组件上，第一承载板安在转动组件另一端上，转动组件用于带动第一承载板转动；所述三维成像量能器固定安在第一承载板上。3.根据权利要求2所述的束流辐照试验系统，其特征在于：所述纵向移动组件包括纵向驱动机构、纵向齿条、纵向滑轨、纵向滑块和安装框架，所述纵向齿条和纵向滑轨平行间隔固定安在所述第一支撑板上，所述纵向滑块一端固定安在所述安装框架上，纵向滑块另一端滑动安在所述纵向滑轨上，所述纵向驱动机构安在安装框架上，纵向驱动机构一端与纵向齿条动力连接。4.根据权利要求3所述的束流辐照试验系统，其特征在于：所述安装框架包括上支撑板、下支撑板和支撑柱，所述支撑柱设置四根，四根支撑柱固定安在所述上支撑板和所述下支撑板之间。5.根据权利要求4所述的束流辐照试验系统，其特征在于：所述第一竖向升降组件包括竖向滑轨、竖向滑块、第一竖向驱动电机、第一减速装置和丝杠螺母机构，所述竖向滑块固定安在所述支撑柱上，所述竖向滑轨一端固定安在所述安装板上，竖向滑轨可在竖向滑块上滑动；所述第一竖向驱动电机和所述第一减速装置固定安在所述上支撑板上，第一竖向
驱动电机和第一减速装置动力连接，所述丝杠螺母机构安在第一减速装置上，丝杠螺母机构一端抵在所述转动组件上；四根支撑柱上均安有竖向滑块。6.根据权利要求2或5所述的束流辐照试验系统，其特征在于：所述转动组件包括转动驱动电机、第一齿轮、第二齿轮和安装板，所述转动驱动电机安在所述安装板上，安装板安在所述第一竖向升降组件上，所述第一齿轮安在转动驱动电机输出轴上，所述第二齿轮可转动安在安装板上，第一齿轮与第二齿轮相啮合，所述第一承载板固定安在第二齿轮上。7.根据权利要求2所述的束流辐照试验系统，其特征在于：所述第一横向驱动机构和纵向驱动机构均由双驱动电机、减速器和驱动齿轮组成，所述减速器与所述双驱动电机的输出轴相连，所述驱动齿轮安在减速器的输出端上，驱动齿轮与所述横向齿条啮合传动。8.根据权利要求1所述的束流辐照试验系统，其特征在于：所述fit调姿平台包括单自由度升降单元，所述单自由度升降单元包括第三支撑板、第三横向驱动机构、第三竖向升降组件和第三承载板，所述第三支撑板上安有横向滑块，所述横向滑块滑动安在横向滑轨上；所述第三横向驱动机构安在第三支撑板上并与横向齿条动力连接；所述第三竖向升降组件一端安在第三支撑板上，所述第三承载板安在第三竖向升降组件另一端上，第三竖向升降组件用于带动第三承载板竖向移动；所述光纤径迹仪固定安在第三承载板上。9.根据权利要求8所述的束流辐照试验系统，其特征在于：所述第三竖向升降组件包括安装支架、第三竖向驱动电机、第三连接轴、第三手轮、第三减速装置、第三丝杆、第三丝母第三滑块和第三滑轨，所述安装支架固定安在所述第三支撑板上，所述第三竖向驱动电机固定安在安装支架上，第三竖向驱动电机具有两个输出轴，其中一个所述输出轴上安有所述第三减速装置，另一个输出轴通过所述第三连接轴也安有第三减速装置，所述第三手轮与第三竖向驱动电机的输出轴相连，第二减速装置的输出端与所述第三丝杆动力连接，所述第三丝母安在第三减速装置的输出端，第三丝杆通过螺纹安在第三丝母上；所述第三滑块固定安在安装支架上，所述第三滑轨一端固定安在所述第三承载板上，第三滑轨另一端与第三滑块滑动连接。10.根据权利要求8或9所述的束流辐照试验系统，其特征在于：所述第三横向驱动机构由双驱动电机、减速器和驱动齿轮组成，所述减速器与所述双驱动电机的输出轴相连，所述驱动齿轮安在减速器的输出端上，驱动齿轮与所述横向齿条啮合传动。11.根据权利要求1所述的束流辐照试验系统，其特征在于：所述第二竖向升降组件包括叠合升降机构和第二竖向驱动机构，在所述第二承载板两端均安有所述叠合升降机构，所述第二竖向驱动机构与叠合升降机构动力连接。12.根据权利要求11所述的束流辐照试验系统，其特征在于：所述叠合升降机构包括竖向支板、第一滑块、第一丝杆、第一丝母、第一带轮、第二带轮、传动带、第二丝杆、第二丝母和第二滑块，所述竖向支板一端安在所述第二承载板上，所述第一带轮和所述第二带轮可转动安在竖向支板底部上，第一带轮与第二带轮通过所述传动带相连，所述第一丝杆一端可转动安在竖向支板上，第一丝杆另一端安在第一带轮上；所述第二丝杆一端可转动安在竖向支板上，第二丝杆另一端安在第二带轮上；所述第一丝母通过螺纹安在第一丝杆上，第一丝母固定安在所述第一滑块上，在所述第二承载板两侧均安有支撑架，第一滑块固定安在所述支撑架上；所述第二丝母通过螺纹安在第二丝杆上，第二丝母固定安在所述第二滑块上，第二滑块固定安在所述安装支架上；在竖向支板两侧分别安有第一滑轨和第二滑轨，
第一滑块在所述第一滑轨上滑动，第二滑块在所述第二滑轨上滑动。13.根据权利要求12所述的束流辐照试验系统，其特征在于：所述第二竖向驱动机构包括第二竖向驱动电机、第二连接轴、第二手轮和第二减速装置，所述第二竖向驱动电机具有两个输出轴，其中一个所述输出轴上安有所述第二减速装置，另一个输出轴通过所述第二连接轴也安有第二减速装置，所述第二手轮与第二竖向驱动电机的输出轴相连，第二减速装置的输出端与所述第一丝杆动力连接。14.根据权利要求11～13任一项所述的束流辐照试验系统，其特征在于：第二横向驱动机构由双驱动电机、减速器和驱动齿轮组成，所述减速器与所述双驱动电机的输出轴相连，所述驱动齿轮安在减速器的输出端上，驱动齿轮与所述横向齿条啮合传动。15.根据权利要求10所述的束流辐照试验系统，其特征在于：所述scd调姿平台包括所述单自由度升降单元和第一转台，所述第一转台一端固定安在所述单自由度升降单元上，所述硅电荷探测器固定安在第一转台另一端上，第一转台用于调节硅电荷探测器的转动。16.根据权利要求10所述的束流辐照试验系统，其特征在于：所述trd调姿平台包括所述单自由度升降单元、水平滑台和第二转台，所述水平滑台一端安在单自由度升降单元上，所述第二转台一端安在水平滑台的另一端上，所述穿越辐射探测器固定安在第二转台另一端上，水平滑台用于带动第二转台和穿越辐射探测器水平滑动，第二转台用于带动穿越辐射探测器转动。17.根据权利要求1所述的束流辐照试验系统，其特征在于：所述psd调姿平台设置两个，两个psd调姿平台上分别安有一个塑闪探测器；所述scd调姿平台设置两个，两个scd调姿平台上分别安有一个硅电荷探测器。18.根据权利要求1或17所述的束流辐照试验系统，其特征在于：所述穿越辐射探测器、硅电荷探测器、塑闪探测器、光纤径迹仪和所述三维成像量能器上均设有定位孔。
技术总结本发明公开了一种束流辐照试验系统，包括支撑平台、穿越辐射探测器、硅电荷探测器、塑闪探测器、光纤径迹仪和三维成像量能器；穿越辐射探测器通过TRD调姿平台滑动安在所述支撑平台上；硅电荷探测器通过SCD调姿平台滑动安在支撑平台上；塑闪探测器通过PSD调姿平台滑动安在支撑平台上；光纤径迹仪通过FIT调姿平台滑动安在支撑平台上；三维成像量能器通过CALO调姿平台滑动安在支撑平台上；穿越辐射探测器、硅电荷探测器、塑闪探测器、光纤径迹仪和三维成像量能器依次串行间隔设置。该系统可对同一束粒子流进行多项组合试验，每个试验设备均可进行独立的位姿调节，具有手动和电动两种调节方式，可靠性高，整体结构紧凑，承载能力好、稳定性强。稳定性强。稳定性强。
技术研发人员：王瑞杰 徐明 王志刚 董永伟
受保护的技术使用者：中国科学院高能物理研究所
技术研发日：2022.06.08
技术公布日：2022/11/1
