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)作為激光裝置運行配套的基本研究項目，主要功能是測量激光裝置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)計布局進(jìn)行合理整合，起到避光和支撐調(diào)節(jié)作用；通過離線預(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)并測量X射線光譜。
　　國內(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，針對新型透射光柵譜儀光學(xué)元件的手動、電動旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)，光柵的三自由度精確調(diào)節(jié)，誤差的測量與補(bǔ)償?shù)刃鹿δ堋⑿乱螅?/p>

2、開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，對于研制新型透射光柵譜儀具有重要意義。
　　總體方案設(shè)計方面，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)、失電制動器以及光電式接近開關(guān)組合方式解決前置狹縫的繞光軸旋轉(zhuǎn)、讓開光路問題；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現(xiàn)方式解決光柵的沿X、Y向平移，繞光軸旋轉(zhuǎn)問題以及衰減片的沿Y向平移問題。
　　針對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現(xiàn)方式能夠很好的滿足其精度要求。針對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，實踐表明此方式能完全滿足其打靶試驗要求。針對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實現(xiàn)。
　　誤差控制方面，分析了系統(tǒng)的誤差源，并針對各光學(xué)元件的誤差

4、來源，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)過多次試驗得出最佳補(bǔ)償值，較好的解決了各光學(xué)元件的精度問題。
　　以光柵調(diào)節(jié)底板、衰減片調(diào)節(jié)底板為例，對新型透射光柵譜儀支撐調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)關(guān)鍵件運用Pro/E軟件進(jìn)行三維建模，運用ANSYSWorkbench有限元軟件進(jìn)行動靜態(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)計要求，前4階固有頻率均大于靶室環(huán)境基頻20Hz，不會發(fā)生