新型透射光柵譜儀支撐調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)總體方案研究.pdf

1、新型透射光柵譜儀支撐調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)作為激光裝置運(yùn)行配套的基本研究項(xiàng)目，主要功能是測(cè)量激光裝置X射線光譜。將狹縫、光柵、衰減片和X光CCD相機(jī)按光學(xué)設(shè)計(jì)布局進(jìn)行合理整合，起到避光和支撐調(diào)節(jié)作用；通過(guò)離線預(yù)先準(zhǔn)直，在不破壞激光裝置靶室真空的前提條件下，進(jìn)行精確瞄準(zhǔn)并測(cè)量X射線光譜。
　　國(guó)內(nèi)目前關(guān)于透射光柵譜儀支撐調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的資料較少，針對(duì)新型透射光柵譜儀光學(xué)元件的手動(dòng)、電動(dòng)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)，光柵的三自由度精確調(diào)節(jié)，誤差的測(cè)量與補(bǔ)償?shù)刃鹿δ?、新要求?/p>

2、開(kāi)展新型透射光柵譜儀支撐調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)研究，對(duì)于研制新型透射光柵譜儀具有重要意義。
　　總體方案設(shè)計(jì)方面，全面分析了新型透射光柵譜儀的調(diào)節(jié)環(huán)境及對(duì)象、各光學(xué)元件的安裝調(diào)試流程。提出了由步進(jìn)電機(jī)、失電制動(dòng)器以及光電式接近開(kāi)關(guān)組合方式解決前置狹縫的繞光軸旋轉(zhuǎn)、讓開(kāi)光路問(wèn)題；由步進(jìn)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)編碼器、滾珠絲杠副以及十字滑軌副的實(shí)現(xiàn)方式解決光柵的沿X、Y向平移，繞光軸旋轉(zhuǎn)問(wèn)題以及衰減片的沿Y向平移問(wèn)題。
　　針對(duì)新型透射光柵譜儀關(guān)

3、于定軸旋轉(zhuǎn)元件的精度要求，建立定軸旋轉(zhuǎn)理論模型，分析結(jié)果表明以高精度調(diào)節(jié)螺紋副和壓縮彈簧的實(shí)現(xiàn)方式能夠很好的滿足其精度要求。針對(duì)前后屏蔽管組件的通氣避光性要求，引入‘光迷宮孔’式設(shè)計(jì)，實(shí)踐表明此方式能完全滿足其打靶試驗(yàn)要求。針對(duì)譜儀整體的氣密性和真空控制要求，提出在所有真空-大氣接觸面處使用O型密封圈、銅圈密封以及在所有由真空引至大氣環(huán)境的電線使用電連接器的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
　　誤差控制方面，分析了系統(tǒng)的誤差源，并針對(duì)各光學(xué)元件的誤差

4、來(lái)源，提出各光學(xué)元件的誤差補(bǔ)償方案。建立誤差補(bǔ)償方程，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)得出最佳補(bǔ)償值，較好的解決了各光學(xué)元件的精度問(wèn)題。
　　以光柵調(diào)節(jié)底板、衰減片調(diào)節(jié)底板為例，對(duì)新型透射光柵譜儀支撐調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)關(guān)鍵件運(yùn)用Pro/E軟件進(jìn)行三維建模，運(yùn)用ANSYSWorkbench有限元軟件進(jìn)行動(dòng)靜態(tài)分析，得到兩者的整體變形云圖、等效應(yīng)力云圖和前4階模態(tài)振型云圖。結(jié)果表明關(guān)鍵件的剛度、強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)要求，前4階固有頻率均大于靶室環(huán)境基頻20Hz，不會(huì)發(fā)生