CN109683344B - 用于x射线聚焦镜垂直装调系统的光源装置及其搭建方法 - Google Patents

Abstract

为了满足聚焦镜垂直装调系统中对光源的需求，保证较高的装调精度，本发明提供一种用于X射线聚焦镜垂直装调系统的光源装置及其搭建方法。装置包括激光器、激光器调节架、光学平台、转台、第一位移调节架、第二位移调节架、中心五棱镜组、装调五棱镜组和参考五棱镜组；光学平台置于激光器上方；转台位于光学平台上方；第一位移调节架、第二位移调节架均固定在转台上，中心五棱镜组包括中心五棱镜和第一五棱镜调节架，第一五棱镜调节架固定设置在转台上；装调五棱镜组包括装调五棱镜和第二五棱镜调节架，第二五棱镜调节架设置在第一位移调节架上；参考五棱镜组包括参考五棱镜和第三五棱镜调节架，第三五棱镜调节架设置在第二位移调节架上。

Description

用于X射线聚焦镜垂直装调系统的光源装置及其搭建方法

技术领域

本发明涉及X射线光学领域，具体涉及一种用于X射线聚焦镜垂直装调系统的光源装置及其搭建方法。

背景技术

X射线聚焦镜是一种基于X射线掠入射原理，采用多层嵌套式结构对X射线光子进行聚焦并探测的一种光学器件，其超薄、超光滑镜片的精密装调一直是X射线聚焦镜制造领域的瓶颈。X射线垂直装调系统因能有效减少这种超薄、超光滑镜片在装调过程中变形，减少聚焦镜角分辨率与有效面积损失而受到重视。

近年，从X射线聚焦镜总体发展趋势来看，大口径、多层数已经成为X射线聚焦镜下一阶段的主要发展方向，随之而来的难题是光源问题，在垂直装调系统中，口径的聚焦镜则需要/>的平行光源，但因平行光管只能水平放置，所以需要用大口径的平面反射镜将水平平行光转换成垂直平行光。但是，因制造成本高、制造周期长等特点，大口径平行光管与大口径平面反射镜已成为聚焦镜垂直装调系统最大的限制因素之一。

发明内容

为了满足聚焦镜垂直装调系统中对光源的需求，并保证较高的装调精度，本发明提出了一种用于X射线聚焦镜垂直装调系统的光源装置及其搭建方法。

本发明的技术方案是：

一种用于X射线聚焦镜垂直装调系统的光源装置，包括激光器、激光器调节架、光学平台、转台、第一位移调节架、第二位移调节架、中心五棱镜组、装调五棱镜组和参考五棱镜组；所述激光器固定于激光器调节架上，其出射光垂直向上；所述光学平台置于激光器上方，且光学平台上设有中间开孔；所述转台位于光学平台上方，且设置有通光孔；所述第一位移调节架、第二位移调节架均固定设置在转台上，所述中心五棱镜组包括中心五棱镜和第一五棱镜调节架，所述中心五棱镜设置在第一五棱镜调节架上，所述第一五棱镜调节架固定设置在转台上；所述装调五棱镜组包括装调五棱镜和第二五棱镜调节架，所述装调五棱镜设置在第二五棱镜调节架上，所述第二五棱镜调节架设置在第一位移调节架上；所述参考五棱镜组包括参考五棱镜和第三五棱镜调节架，所述参考五棱镜设置在第三五棱镜调节架上，所述第三五棱镜调节架设置在第二位移调节架上；所述激光器的出射光穿过中间开孔和通光孔，入射至中心五棱镜后分为两束水平光，其中一束水平光入射至装调五棱镜转换为垂直光，另一束水平光入射至参考五棱镜转换为垂直光。

进一步地，所述中心五棱镜包括由上至下依次设置的第一补偿镜、第一五棱镜、第二补偿镜、第二五棱镜，所述第一五棱镜和第二五棱镜的入射面平行设置，所述第一补偿镜、第一五棱镜的胶合面上镀有第一分光膜，所述第二补偿镜、第二五棱镜胶合面上镀有第二分光膜。

进一步地，所述第一分光膜和第二分光膜的材料具体为银Ag。

进一步地，所述光学平台中间开孔和激光器位置关系为同心，通光孔与激光器位置关系也为同心。

进一步地，所述激光器调节架固定于标准面包板上。

进一步地，第一位移调节架、第二位移调节架关于中心五棱镜组对称设置。

同时，本发明还提供一种用于X射线聚焦镜垂直装调系统光源装置的搭建方法，包括以下步骤：

1)将激光器固定于激光器调节架上；

2)将光学平台的中间开孔与激光器的调节同心，并将光学平台固定于地面上；

3)将转台固定于光学平台上，并将转台通光孔与光学平台的中间开孔调节同心；

4)将第一位移调节架和第二位移调节架固定于转台上方，第一位移调节架和第二位移调节架呈中心对称方式排列；

5)将中心五棱镜组通固定于转台上；

6)将装调五棱镜和参考五棱镜分别固定于第一位移调节架和第二位移调节架上，并调节其姿态；

7)打开激光器，旋转转台，为聚焦镜装调系统提供扫描光源。

本发明与现有技术相比，具有以下技术效果：

1.本发明提供的用于X射线聚焦镜垂直装调系统光源装置基于五棱镜入射光与出射光垂直的特性，采用激光器为点光源，五棱镜为光束转折器，将入射光转换成两束垂直光，分别为聚焦镜参考镜和聚焦镜装调镜提供入射光源，再通过旋转扫描的方式对聚焦镜整个镜面完成照射，从而避免采用大口径平行光管与大口径平面反射镜产生的制造成本高、制造周期长等问题。

2.本发明光源装置为满足不同口径的X射线聚焦镜装调，采用位移调节架对装调五棱镜和参考五棱镜的径向位置进行调节。

3.本发明采用的五棱镜方案，利用五棱镜的光路折转性能，光源出射角度不随五棱镜姿态改变而发生改变，从而在转台转动过程中可保证较高的光源精度。

4.本发明棱镜调节架具有实时调节五棱镜姿态功能，可保证五棱镜在不同工况下的姿态调节，从而满足聚焦镜的装调需求。

附图说明

图1本发明用于X射线聚焦镜垂直装调系统的光源装置结构图；

图2本发明用于X射线聚焦镜垂直装调系统的光源装置俯视图；

图3本发明用于X射线聚焦镜垂直装调系统的光路原理图；

图4本发明中心五棱镜与补偿镜胶合方案图；

图5本发明装调五棱镜组与第一位移调节架连接示意图；

图6本发明中心五棱镜组结构示意图；

图7本发明装调五棱镜组结构示意图；

图8本发明参考五棱镜组结构示意图。

附图标记，1-激光器，2-激光器调节架，3-光学平台，4-转台，5-第一位移调节架，6-中心五棱镜组，7-装调五棱镜组，8-参考五棱镜组，10-第二位移调节架，11-标准面包板，41-第二分光膜，42-第一分光膜，61-第二补偿镜，62-第二五棱镜，63-第一补偿镜，64-第一五棱镜，65-第一五棱镜调节架，71-装调五棱镜，72-第二五棱镜调节架，81-参考五棱镜，82-第三五棱镜调节架。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步详细描述。

为了满足聚焦镜垂直装调系统中对光源的需求，并保证较高的装调精度，本发明提出了一种用于X射线聚焦镜垂直装调系统的光源装置。

如图1至图3所示的用于X射线聚焦镜垂直装调系统的光源装置，包括激光器1、激光器调节架2、光学平台3、转台4、第一位移调节架5、第二位移调节架10、中心五棱镜组6、装调五棱镜组7和参考五棱镜组8；激光器1固定于激光器调节架2上，激光器调节架2固定于标准面包板11上，其出射光垂直向上。光学平台3置于激光器1上方，并在光学平台3上设有中间开孔以便于转台4旋转和通光，中间开孔与激光器1的位置关系为同心；转台4位于光学平台3上方(型号可采用ADR360-A150)，转台4中间留有通光孔，通光孔与激光器11位置关系也为同心。第一位移调节架5、第二位移调节架10均通过螺钉固定设置在转台4上，且关于中心五棱镜组6对称设置。激光器1的出射光穿过中间开孔和通光孔，入射至中心五棱镜后分为两束水平光，其中一束水平光入射至装调五棱镜71转换为垂直光，另一束水平光入射至参考五棱镜81转换为垂直光。

如图4、图6所示，中心五棱镜组6位于转台4上方，包括中心五棱镜和第一五棱镜调节架65，中心五棱镜设置在第一五棱镜调节架65上，第一五棱镜调节架65通过螺钉固定设置在转台4上，并使五棱镜组处于其他部件的中心位置。中心五棱镜包括由上至下依次设置的第一补偿镜63、第一五棱镜64、第二补偿镜61、第二五棱镜62，第一五棱镜64和第二五棱镜62的入射面平行设置，第一补偿镜63、第一五棱镜64的胶合面上镀有第一分光膜42，第二补偿镜61、第二五棱镜62胶合面上镀有第二分光膜41，分光膜材料具体为银Ag，从而将一束入射光转换为两束出射光。

如图5、图7所示，装调五棱镜组7包括装调五棱镜71和第二五棱镜调节架72，装调五棱镜71设置在第二五棱镜调节架72上，第二五棱镜调节架72设置在第一位移调节架5上；装调五棱镜71可通过第一位移调节架5装调五棱镜71与转台4圆心的距离，从而满足不同口径X射线聚焦镜的装调需求。

如图8所示，参考五棱镜组8包括参考五棱镜81和第三五棱镜调节架82，参考五棱镜81设置在第三五棱镜调节架82上，第三五棱镜调节架82设置在第二位移调节架10上。

第一五棱镜调节架65、第二五棱镜调节架72和第三五棱镜调节架82均具有六维调节功能，可满足不同姿态的调节需求。六维调节包括三个方向的线性位移调节和三个方向的角度调节，由TASB-405、GOHT-40A60B、KSP-406FP三种调节架组装构成。

如图2所示，激光通过中心五棱镜组6由垂直入射光转换成水平出射光，中心五棱镜基座下方留有直径20mm的通光孔，然后，水平入射光通过装调五棱镜71和参考五棱镜81转换成垂直出射光，激光出射方向不受五棱镜切斜角度影响而始终保持垂直。当转台4转动时，装调五棱镜71与参考五棱镜81的出射光会形成扫描光源，从而为整个聚焦镜提供装调光源。

同时，本发明还提供一种用于X射线聚焦镜垂直装调系统光源装置的搭建方法，包括以下步骤：

1)将激光器1通过夹具固定于激光器调节架2上，并通过螺钉将激光器调节架2与标准面包板11连接；

2)将光学平台3的中间开孔与激光器1调节同心，并将光学平台3固定于地面上；

3)将转台4通过螺钉固定于光学平台3之上，并将转台4的通光孔与光学平台3中间开孔调节同心；

4)将第一位移调节架5、第二位移调节架10通过工装固定于转台4上方，呈中心对称方式排列；

5)将中心五棱镜组通过螺钉固定于转台4上方工装之上，并使装调五棱镜71处于系统通光孔处；

6)将装调五棱镜71和参考五棱镜81分别固定于第一位移调节架5、第二位移调节架10上，并通过五棱镜调节架9调节其姿态；

7)打开激光器1，旋转转台4，为聚焦镜装调系统提供扫描光源。

本发明通过五棱镜组转折和分束功能将垂直出射的激光器光源转换成可用于聚焦镜垂直装调的装调光和参考光，并通过五棱镜底部的第一位移调节架、第二位移调节架对五棱镜实现径向调节，从而满足不同口径的X射线聚焦光学的装调。在装调过程中，五棱镜和位移调节架通过转台4实现360°旋转，从而对整个聚焦镜镜面完成点扫描，再通过图像叠加、处理完成聚焦镜垂直装调研制任务。

Claims (7)

1.一种用于X射线聚焦镜垂直装调系统的光源装置，其特征在于：包括激光器(1)、激光器调节架(2)、光学平台(3)、转台(4)、第一位移调节架(5)、第二位移调节架(10)、中心五棱镜组(6)、装调五棱镜组(7)和参考五棱镜组(8)；

所述激光器(1)固定于激光器调节架(2)上，其出射光垂直向上；

所述光学平台(3)置于激光器(1)上方，且光学平台(3)上设有中间开孔；

所述转台(4)位于光学平台(3)上方，且设置有通光孔；

所述第一位移调节架(5)、第二位移调节架(10)均固定设置在转台(4)上；

所述中心五棱镜组(6)包括中心五棱镜和第一五棱镜调节架(65)，所述中心五棱镜设置在第一五棱镜调节架(65)上，所述第一五棱镜调节架(65)固定设置在转台(4)上；

所述装调五棱镜组(7)包括装调五棱镜(71)和第二五棱镜调节架(72)，所述装调五棱镜(71)设置在第二五棱镜调节架(72)上，所述第二五棱镜调节架(72)设置在第一位移调节架(5)上；

所述参考五棱镜组(8)包括参考五棱镜(81)和第三五棱镜调节架(82)，所述参考五棱镜(81)设置在第三五棱镜调节架(82)上，所述第三五棱镜调节架(82)设置在第二位移调节架(10)上；

所述激光器(1)的出射光穿过中间开孔和通光孔，入射至中心五棱镜后分为两束水平光，其中一束水平光入射至装调五棱镜(71)转换为垂直光，另一束水平光入射至参考五棱镜(81)转换为垂直光。

2.根据权利要求1所述的用于X射线聚焦镜垂直装调系统的光源装置，其特征在于：所述中心五棱镜包括由上至下依次设置的第一补偿镜(63)、第一五棱镜(64)、第二补偿镜(61)、第二五棱镜(62)，所述第一五棱镜(64)和第二五棱镜(62)的入射面平行设置，所述第一补偿镜(63)、第一五棱镜(64)的胶合面上镀有第一分光膜(42)，所述第二补偿镜(61)、第二五棱镜(62)胶合面上镀有第二分光膜(41)。

3.根据权利要求2所述的用于X射线聚焦镜垂直装调系统的光源装置，其特征在于：所述第一分光膜(42)和第二分光膜(41)的材料具体为银。

4.根据权利要求1或2或3所述的用于X射线聚焦镜垂直装调系统的光源装置，其特征在于：所述光学平台(3)中间开孔和激光器(1)位置关系为同心，通光孔与激光器(1)位置关系也为同心。

5.根据权利要求4所述的用于X射线聚焦镜垂直装调系统的光源装置，其特征在于：所述激光器调节架(2)固定于标准面包板(11)上。

6.根据权利要求5所述的用于X射线聚焦镜垂直装调系统的光源装置，其特征在于：第一位移调节架(5)、第二位移调节架(10)关于中心五棱镜组(6)对称设置。

7.一种用于X射线聚焦镜垂直装调系统光源装置的搭建方法，基于权利要求1-6任一所述的用于X射线聚焦镜垂直装调系统的光源装置，其特征在于，包括以下步骤：

1)将激光器固定于激光器调节架上；

2)将光学平台的中间开孔与激光器的调节同心，并将光学平台固定于地面上；

3)将转台固定于光学平台上，并将转台通光孔与光学平台的中间开孔调节同心；

4)将第一位移调节架和第二位移调节架固定于转台上方，第一位移调节架和第二位移调节架呈中心对称方式排列；

5)将中心五棱镜组通固定于转台上；

6)将装调五棱镜和参考五棱镜分别固定于第一位移调节架和第二位移调节架上，并调节其姿态；

7)打开激光器，旋转转台，为聚焦镜装调系统提供扫描光源。