一种毛细管尖端自动磨平装置和毛细管尖端自动角度研磨装置

本发明涉及x射线自由电子激光样品传输领域，特别是一种毛细管尖端自动磨平装置和毛细管尖端自动角度研磨装置。

背景技术：

1、样品传输装置是高重频自由电子激光实验中极为重要的组成部分，其传输性能决定了能否高效利用自由电子激光高重频的特性。常用于自由电子激光装置中的样品传输装置包括气体动态虚拟喷嘴(gdvn),气溶胶样品传输装置(als)和脂立方相样品传输装置(lcp)等。气体动态虚拟喷嘴(gdvn)的核心器件由嵌套的毛细管组成，内部毛细管尖端需要研磨成10～20°锥角，外部毛细玻璃管也需要制作成收敛形貌以实现气体聚焦；气溶胶样品传输装置(als)需要以gdvn作为前级实现颗粒溶液雾化，之后再利用气体动力学透镜实现颗粒聚焦；脂立方相样品传输装置(lcp)与gdvn结构类似，其尖端也是用气体管嵌套液体管组成，液体管尖端与gdvn中的液体管一样，需要研磨成锥形尖端来传输粘性样品。传统的毛细管研磨方法是手动研磨法，先将毛细管一端磨平，然后再根据需求将磨平的一端旋转研磨出特定的角度，一般为10～20°，优选13～17°。毛细管比较细软，所以利用手动方法研磨时无法准确控制研磨角度以及难以实现轴对称研磨，研磨角度的可重复性低、研磨效率低以及良品率低。因此，需要研制机械化研磨装置来提高研磨角度的轴对称性和研磨精度，进而提高研磨效率和成品率。此外，传统的研磨方法无法在研磨过程中实时观察研磨角度，导致研磨的角度过大或过小；因此，需要搭建在线观测装置以实现在研磨过程中的实时观测，进而能够精确控制毛细管的研磨角度，提高研磨成功率和研磨效率。

2、综上所述，针对手动研磨存在的问题，现急需一款能够自动对毛细管进行研磨的装置。

技术实现思路

1、为了解决上述问题及相关问题，本发明第一方面提供一种毛细管尖端自动磨平装置。本发明所提供的毛细管尖端磨平装置设有高度可调的升降机构和夹持并控制毛细管自旋转的旋转机构，并将毛细管与研磨盘之间的夹角α设为90°，实现了毛细管尖端磨平的机械化和自动化，提升了毛细管尖端磨平的速度和精度。

2、本发明第一方面提供的毛细管尖端自动磨平装置，用于在研磨盘中研磨毛细管。所述毛细管尖端自动磨平装置包括升降机构和设于升降机构上的接杆组，接杆组上设有旋转机构，旋转机构适于夹持毛细管并驱动毛细管于研磨盘中旋转。毛细管与研磨盘之间的夹角α为90°

3、在一可行实施方式中，接杆组包括依次连接的第一接杆、第二接杆和第三接杆。第一接杆设于升降机构上，第一接杆和第三接杆平行设置，第二接杆与第一接杆和第三接杆均垂直设置。

4、在一可行实施方式中，旋转机构包括旋转电机、毛细管夹头和毛细管夹具，毛细管夹头设于旋转电机驱动轴上，毛细管夹头适于夹持毛细管。旋转电机和毛细管夹具均设于第三接杆上，且毛细管夹具位于毛细管夹头和研磨盘之间。毛细管夹具中设有夹持件，毛细管穿设于夹持件中。

5、本发明还提供一种毛细管尖端自动磨平装置的使用方法，至少包括如下步骤：

6、步骤1)调节升降机构以升高旋转机构的高度，以使旋转机构远离研磨盘。

7、步骤2)将毛细管装载于旋转机构上。

8、步骤3)降低升降机构的高度，使毛细管与研磨盘接触。

9、步骤4)启动旋转机构和研磨盘，使毛细管旋转并使研磨盘工作，以完成对毛细管尖端的磨平。

10、本发明第二方面提供一种毛细管尖端自动角度研磨装置，本发明所提供的毛细管尖端自动角度研磨装置设有高度可调的升降机构、夹持并控制毛细管自旋转的旋转机构和控制摆角的角度摆动机构，并将毛细管与研磨盘之间的夹角α设为10～20°，实现了毛细管角度研磨的机械化和自动化，提升了毛细管角度研磨的速度和精度。

11、本发明第二方面提供的毛细管尖端自动角度研磨装置，包括升降机构、设于升降机构上的角度摆动机构和设于角度摆动机构上的接杆组，接杆组上设有旋转机构，旋转机构适于夹持毛细管并驱动毛细管于研磨盘中旋转；毛细管与研磨盘之间的夹角α为10～20°。

12、在一可行实施方式中，接杆组包括第一接杆和第一接杆垂直连接的第二接杆，旋转机构设于第二接杆上；旋转机构包括旋转电机、设于旋转电机驱动轴上的毛细管夹头和毛细管夹具，毛细管夹头适于夹持毛细管；旋转电机和毛细管夹具均设于第二接杆上，且毛细管夹具位于毛细管夹头和研磨盘之间；毛细管夹具中设有夹持件，毛细管穿设于夹持件中。

13、在一可行实施方式中，第二接杆上还设有延伸杆组，延伸杆组上设有检测机构，检测机构适于观察毛细管与研磨盘之间的夹角α。

14、在一可行实施方式中，延伸杆组包括依次连接的第一延伸杆、第二延伸杆和第三延伸杆；第一延伸杆设于第二接杆上，第一延伸杆与第三延伸杆平行设置，第二延伸杆与第一延伸杆和第三延伸杆均垂直设置。

15、在一些可行实施方式中，还包括高度平台，高度平台设于升降机构下方；和/或，第一接杆、第二接杆和第三接杆之间均通过正交杆架连接；和/或，第一延伸杆、第二延伸杆和第三延伸杆之间均通过正交杆架连接；和/或，旋转电机选自步进电机、直流减速电机和伺服电机中的任意一种；和/或，检测机构为长焦显微镜。

16、本发明还提供一种毛细管尖端自动角度研磨装置的使用方法，至少包括如下步骤：

17、步骤1)调节升降机构以升高旋转机构的高度，同时增大摆动机构的摆角，以使旋转机构远离研磨盘。

18、步骤2)将毛细管装载于旋转机构上。

19、步骤3)调节升降机构以降低旋转机构的高度，同时减小摆动机构的摆角，以使毛细管与研磨盘接触。

20、步骤4)启动旋转机构和研磨盘，使毛细管旋转并使研磨盘工作，以完成对毛细管尖端角度的研磨。

21、本发明所提供的毛细管尖端自动磨平和毛细管尖端自动角度研磨装置，具备如下有益效果：

22、1)本发明提供的一种毛细管尖端自动磨平装置设有高度可调的升降机构和夹持并控制毛细管自旋转的旋转机构，并将毛细管与研磨盘之间的夹角α设为90°，实现了毛细管尖端磨平的机械化和自动化，提升了毛细管尖端磨平的速度和精度。

23、2)本发明提供的一种毛细管尖端自动角度研磨装置设有高度可调的升降机构、夹持并控制毛细管自旋转的旋转机构和控制摆角的角度摆动机构，并将毛细管与研磨盘之间的夹角α设为10～20°，实现了毛细管尖端特定角度的机械化和自动化研磨，提升了毛细管尖端特定角度研磨的速度和精度。

24、3)本发明的检测机构能够将图像显示在上位机中，在对毛细管进行角度研磨时，检测机构能够放大毛细管研磨的位置并显示在上位机中，通过上位机中的图像，操作者可以很清楚地观察到当前的研磨状态，从而更好地对研磨过程进行调控，使毛细管的角度研磨更为精准。

技术特征：

1.一种毛细管尖端自动磨平装置，用于在研磨盘中研磨毛细管，其特征在于：包括升降机构(1)和设于所述升降机构(1)上的接杆组(2)，所述接杆组(2)上设有旋转机构(3)，所述旋转机构(3)适于夹持所述毛细管并驱动所述毛细管于所述研磨盘中旋转；所述毛细管与所述研磨盘之间的夹角α为90°。

2.根据权利要求1所述的毛细管尖端自动磨平装置，其特征在于：所述接杆组(2)包括依次连接的第一接杆(21)、第二接杆(22)和第三接杆(23)；所述第一接杆(21)设于所述升降机构(1)上，所述第一接杆(21)和所述第三接杆(23)平行设置，所述第二接杆(22)与所述第一接杆(21)和第三接杆(23)均垂直设置。

3.根据权利要求2所述的毛细管尖端自动磨平装置，其特征在于：所述旋转机构(3)包括旋转电机(31)、毛细管夹头(32)和毛细管夹具(33)，所述毛细管夹头(32)设于所述旋转电机(31)驱动轴上，所述毛细管夹头(32)适于夹持所述毛细管；所述旋转电机(31)和所述毛细管夹具(33)均设于所述第三接杆(23)上，且所述毛细管夹具(33)位于所述毛细管夹头(32)和所述研磨盘之间；

4.一种如权利要求1～3任一项所述的毛细管尖端自动磨平研磨的使用方法，至少包括如下步骤：

5.一种毛细管尖端自动角度研磨装置，其特征在于：包括升降机构(1)、设于所述升降机构(1)上的角度摆动机构(5)和设于所述角度摆动机构(5)上的接杆组(2)，所述接杆组(2)上设有旋转机构(3)，所述旋转机构(3)适于夹持所述毛细管并驱动所述毛细管于所述研磨盘中旋转；所述毛细管与所述研磨盘之间的夹角α为10～20°。

6.根据权利要求5所述的毛细管尖端自动角度研磨装置，其特征在于：所述接杆组(2)包括第一接杆(21)和所述第一接杆(21)垂直连接的第二接杆(22)，所述旋转机构(3)设于所述第二接杆(22)上；

7.根据权利要求6所述的毛细管尖端自动角度研磨装置，其特征在于：所述第二接杆(22)上还设有延伸杆组(4)，所述延伸杆组(4)上设有检测机构(6)，所述检测机构(6)适于观察所述毛细管与所述研磨盘之间的夹角α。

8.根据权利要求7所述的毛细管尖端自动角度研磨装置，其特征在于：所述延伸杆组(4)包括依次连接的第一延伸杆(41)、第二延伸杆(42)和第三延伸杆(43)；所述第一延伸杆(41)设于所述第二接杆(22)上，所述第一延伸杆(41)与所述第三延伸杆(43)平行设置，所述第二延伸杆(42)与所述第一延伸杆(41)和所述第三延伸杆(43)均垂直设置。

9.根据权利要求8所述的毛细管尖端自动角度研磨装置，其特征在于：还包括高度平台(11)，所述高度平台(11)设于所述升降机构(1)下方；

10.一种如权利要求5～9任一项所述的毛细管尖端自动角度研磨装置的使用方法，至少包括如下步骤：

技术总结本发明提供一种毛细管尖端自动磨平装置和毛细管尖端自动角度研磨装置，涉及X射线自由电子激光样品传输领域。本发明提供一种毛细管尖端自动磨平装置。本发明所提供的毛细管尖端自动磨平装置设有高度可调的升降机构和夹持并控制毛细管自旋转的旋转机构，并将毛细管与研磨盘之间的夹角α设为90°，实现了毛细管尖端磨平的机械化和自动化，提升了毛细管尖端磨平的速度和精度。本发明提供一种毛细管尖端自动角度研磨装置，设有高度可调的升降机构和夹持并控制毛细管自旋转的旋转机构，并将毛细管与研磨盘之间的夹角α设为10～20°，实现了毛细管尖端特定角度的机械化和自动化研磨，提升了毛细管尖端特定角度研磨的速度和精度。技术研发人员：卫晨希,孙智斌,范家东,谢青,卢栋浩,胡梦璐,江怀东受保护的技术使用者：上海科技大学技术研发日：技术公布日：2024/11/14