CN109702909A - 一种应用于球面弯晶制作的夹持工具及制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种应用于球面弯晶制作的夹持工具及制作方法，所述夹持工具包括套筒组件、外部金属夹持件和螺旋测微器，所述外部金属夹持件为一半框形结构，所述套筒组件夹持于外部金属夹持件的半框内，所述螺旋测微器与套筒组件连接，其中，所述套筒组件包括：金属套筒，用于容纳球面基座和晶体材料，金属套筒上连接有金属抽气嘴；金属底座和金属压块，设置于所述金属套筒两端，且接触所述球面基座；金属垫块，设置于金属压块和外部金属夹持件间，并与螺旋测微器连接。与现有技术相比，本发明具有简单可靠、成本低等优点，保证了最终光学元件的光学分辨率。

Description

一种应用于球面弯晶制作的夹持工具及制作方法

技术领域

本发明涉及一种球面弯晶制作仪器，尤其是涉及一种应用于球面弯晶制作的夹持工具及制作方法。

背景技术

球面弯晶制作仪器是对晶体材料进行精加工的重要仪器和设备，是将两块曲率半径相同的球面基座以及晶体材料压弯并紧密贴合的仪器。球面弯晶在加工制作过程中需要将晶体材料压弯到球面形状，并且晶体各处的曲率半径都均匀统一，否则在后续弯晶使用过程中其分辨率将会大大下降。目前通常使用的技术是用透明的粘合剂对所需的晶体和球形基座之间进行粘合，优点是比较牢固，但缺点却很明显，如厚度均匀性存在一定差异，造成面型失谐等。此外利用紫外固化光胶进行粘合时上下面必须有一面保持透光，才能使用紫外光进行固化，这也限制了制作工具的加工。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种应用于球面弯晶制作的夹持工具及制作方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种应用于球面弯晶制作的夹持工具，包括套筒组件、外部金属夹持件和螺旋测微器，所述外部金属夹持件为一半框形结构，所述套筒组件夹持于外部金属夹持件的半框内，所述螺旋测微器与套筒组件连接，其中，所述套筒组件包括：

金属套筒，用于容纳球面基座和晶体材料，金属套筒上连接有金属抽气嘴；

金属底座和金属压块，设置于所述金属套筒两端，且接触所述球面基座；

金属垫块，设置于金属压块和外部金属夹持件间，并与螺旋测微器连接。

进一步地，所述金属套筒包括套筒本体和用于连接所述金属抽气嘴的气孔。

进一步地，所述气孔设有多个，多个气孔均匀间隔设置。

进一步地，所述金属套筒的内径与所述球面基座的直径相同，且成正公差。

进一步地，所述金属底座和金属压块均为柱状两级台阶块，内台阶的直径与所述球面基座的直径相同，且成负公差，外台阶的直径与所述金属套筒的外径相同。

进一步地，所述金属垫块中心设置有用于对准所述螺旋测微器的压头的第一凹槽。

进一步地，所述外部金属夹持件的底部设有用于容纳所述金属底座的第二凹槽，顶部设有用于穿过所述螺旋测微器的通孔。

进一步地，该夹持工具边缘处设置有45°倒角。

进一步地，所述金属套筒、外部金属夹持件和金属抽气嘴均采用不锈钢材质，所述金属底座、金属压块和金属垫块均采用黄铜材质。

本发明还提供一种利用所述的夹持工具的球面弯晶制作方法，该方法包括以下步骤：

1)将金属底座放置于平台上，将平凹基座放置于金属底座上，平凹基座的平面向下，凹面向上；

2)将晶体材料置于所述凹面上，再将平凸基座的凸面扣压在晶体材料上；

3)金属套筒从上至下套入步骤2)获得的结合体上，直至金属底座没入金属套筒内；

4)将金属压块从上至下放入金属套筒内部直至接触到所述平凸基座的平面端；

5)在金属压块上面放置金属垫块，然后整体放入外部金属夹持件内，通过螺旋测微器进行紧固压实；

6)通过金属抽气嘴进行抽气，完成球面弯晶的制作。

与现有技术相比，本发明具有以如下有益效果：

1、本发明由于采用了套筒结构，平凹平凸透镜的同轴一致性也得到了保证，从而保证了最终光学元件的光学分辨率。球面弯晶加工制作过程中，最重要的是如何保证被加工材料晶体完美贴合球面基座。本发明的球面弯晶制作工具是将两块面型一致的平凹球面透镜和平凸球面透镜上下贴合在一起，中间放置晶体材料，通过金属套筒的同轴性保证了上下球面基座能完全咬合在一起并轴心对称，无需通过外部调节而直接通过装置本身的限制保证了面型贴合度以及球面面型对晶体材料的传递。

2、本发明采用的粘合方式是不需要利用任何粘合剂包括紫外光敏固话胶，直接将所需晶体和球形基座粘合在一起，利用分子引力使晶体与球形基座完全贴合，因此只要保证了球面基座的面型精度，晶体压弯后的面型就可以完美的复制基座的面型，从而保证了球面弯晶对X射线的分辨率精度。

3、本发明简单可靠，可以极小的成本代价，制作出面型符合应用要求的球面弯晶光学元件，同时采用的原部件较少，加工误差对制作产生的影响小，

4、本发明可以根据所制作的不同尺寸球面弯晶进行放大或缩小，可以对任意直径的球面弯晶进行制作，通过简单的装配实现了高精度的面型复制，适应性非常广，可以针对不同直径的球面弯晶稍作尺寸改动即可。

5、金属底座、金属压块和金属垫块均采用黄铜材质，以便足够的热传导率；金属套筒、外部金属夹持件以及抽气金属管均采用不锈钢材质，以便于后期能进入真空加热炉内进行高温退火处理。

6、螺旋测微器的使用可以确保压力在一范围内均匀变化不会过大过小。

7、本发明金属套筒的内径与平凹平凸透镜的直径相同，公差为正公差，而金属底座由于需要嵌入套筒需要在直径等同于基座外径的基础上为负公差，加工精度需保持在0.5丝左右，这样可保证抽气时的气密性，不至于漏率过大。

附图说明

图1为本发明的金属套筒示意图；

图2为本发明金属底座示意图；

图3为本发明金属压块示意图；

图4为本发明垫块示意图；

图5为本发明套筒组装图；

图6为本发明金属外框示意图；

图7为本发明完整装配图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1-图7所示，本发明提供一种应用于球面弯晶制作的夹持工具，包括套筒组件、外部金属夹持件6和螺旋测微器(螺旋千分尺)7，外部金属夹持件6为一半框形结构，套筒组件夹持于外部金属夹持件6的半框内，螺旋测微器7与套筒组件连接，其中，套筒组件包括金属套筒1、金属底座3、金属压块4和金属垫块5，金属套筒1用于容纳球面基座和晶体材料，金属底座3和金属压块4，设置于金属套筒1两端，且接触球面基座，通过上下压力保证内部石英基座与晶体片具有足够好的紧密接触度，金属垫块5设置于金属压块4和外部金属夹持件6之间，并与螺旋测微器7连接。螺旋测微器7带有刻度，以精确每一步的位置与力度。

如图1所示，金属套筒1上连接有金属抽气嘴2，金属抽气嘴与外部真空泵连接。金属套筒1包括套筒本体和用于连接金属抽气嘴2的气孔，套筒本体具有足够的同轴度。气孔设有多个，多个气孔均匀间隔设置。套筒本体的形状可根据实际情况设置。本实施例中，套筒本体的形状为圆柱形，气孔设有三个，三个气孔成120°对称设置，金属抽气嘴2相应设置有三个，金属抽气嘴的气嘴上带有梯状纹路以确保连接气管时具有足够气密性。金属套筒1的内径与球面基座的直径相同，且成正公差。

如图2所示，金属底座3为柱状两级台阶块，包括第一内台阶31和第一外台阶32。如图3所示，金属压块4也为柱状两级台阶块，包括第二内台阶41和第二外台阶42，且第二内台阶41的高度大于第一内台阶31。内台阶的直径与球面基座的直径相同，且成负公差，外台阶的直径与金属套筒1的外径相同。

如图4所示，金属垫块5中心设置有用于对准螺旋测微器7的压头的第一凹槽51，方便螺旋测微器施加紧固压力。

如图5所示为套筒组件的整体组装示意图。

如图6所示，外部金属夹持件6的底部设有用于容纳金属底座3的第二凹槽61，顶部设有用于穿过螺旋测微器7的通孔62。

如图7所示为本发明夹持工具的整体组装示意图。夹持工具在各边缘处设置有45°倒角。

在实际使时，可对上述夹持工具进行材质、外形(圆柱或抛物面型，环面形等)、尺寸变换的选择，开孔位置以及开孔数目或底部开槽方式的变动，以适应不同需求球面弯晶的制作。

考虑到精密球面弯晶制作中对面型的要求，以及设备加工中的误差，要求金属套筒的内径与平凹平凸透镜的直径相同，公差为正公差。而金属底座和金属压块由于需要嵌入套筒需要在直径等同于基座外径的基础上为负公差，加工精度需保持在0.5丝左右，这样才能保证抽气时的气密性，不至于漏率过大。

金属套筒高度由球面石英基座的厚度确定，下部所开气孔的位置由金属底座的高度以及球面基座的厚度共同确定。金属底座以及金属压块的内圈台阶直径等于或略小于球面基座，加工时为负公差，以便于球面基座放置于底座时套筒能手工放置而不至于卡住基片，同时公差也不能过大，否则将导致后续抽气时无法较好的进行密封从而漏率过大。外部金属夹持件为套筒的固定容器，同时肩负对球面基座进行加压的功能，压力的传递采用具有刻度的螺旋测微器压杆和带中心凹槽的垫块共同完成。螺旋测微器7的刻度方便在每次实验过程中对加压数据进行保存对比以及重复。

金属套筒1、外部金属夹持件6和金属抽气嘴2均采用不锈钢材质，以便于后期能进入真空加热炉内进行高温退火处理，金属底座3、金属压块4和金属垫块5均采用黄铜材质，以便足够的热传导率。

上述夹持工具进行球面弯晶制作方法包括以下步骤：

1)将金属底座3放置于平台上，将平凹基座(平凹石英透镜)放置于金属底座3上，平凹基座的平面向下，凹面向上；

2)将晶体材料置于凹面上，再将平凸基座(平凸石英透镜)的凸面扣压在晶体材料上，由于平凹平凸透镜的直径一致，可以很好的保证了上下基座的面型贴合，从而保证晶体材料完全复制凹面或凸面镜表面面型；

3)金属套筒1慢慢从上至下套入步骤2)获得的结合体上，直至金属底座3没入金属套筒1内，通过套筒的同轴性保证了基座在内部不会做较大幅度偏离；

4)将金属压块4慢慢从上至下放入金属套筒1内部直至接触到平凸基座的平面端；

5)在金属压块4上面放置金属垫块5，然后整体放入外部金属夹持件6内，通过螺旋测微器7进行紧固压实，记录下相应幅度；

6)通过金属抽气嘴2进行抽气，完成球面弯晶的制作。

利用上述金属套筒的设计，避免多部件结构的复杂和非同轴性，确保了球面基座上下均能在同一轴心，从而避免了不同轴可能带来的面型触碰损伤以及面型传导失效。而且可以根据所制作的不同尺寸球面弯晶进行放大或缩小，而结构不变化，从而是整套装置具有了非常高的适用性和可用性。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种应用于球面弯晶制作的夹持工具，其特征在于，包括套筒组件、外部金属夹持件(6)和螺旋测微器(7)，所述外部金属夹持件(6)为一半框形结构，所述套筒组件夹持于外部金属夹持件(6)的半框内，所述螺旋测微器(7)与套筒组件连接，其中，所述套筒组件包括：

金属套筒(1)，用于容纳球面基座和晶体材料，金属套筒(1)上连接有金属抽气嘴(2)；

金属底座(3)和金属压块(4)，设置于所述金属套筒(1)两端，且接触所述球面基座；

金属垫块(5)，设置于金属压块(4)和外部金属夹持件(6)间，并与螺旋测微器(7)连接。

2.根据权利要求1所述的应用于球面弯晶制作的夹持工具，其特征在于，所述金属套筒(1)包括套筒本体和用于连接所述金属抽气嘴(2)的气孔。

3.根据权利要求2所述的应用于球面弯晶制作的夹持工具，其特征在于，所述气孔设有多个，多个气孔均匀间隔设置。

4.根据权利要求1所述的应用于球面弯晶制作的夹持工具，其特征在于，所述金属套筒(1)的内径与所述球面基座的直径相同，且成正公差。

5.根据权利要求1所述的应用于球面弯晶制作的夹持工具，其特征在于，所述金属底座(3)和金属压块(4)均为柱状两级台阶块，内台阶的直径与所述球面基座的直径相同，且成负公差，外台阶的直径与所述金属套筒(1)的外径相同。

6.根据权利要求1所述的应用于球面弯晶制作的夹持工具，其特征在于，所述金属垫块(5)中心设置有用于对准所述螺旋测微器(7)的压头的第一凹槽(51)。

7.根据权利要求1所述的应用于球面弯晶制作的夹持工具，其特征在于，所述外部金属夹持件(6)的底部设有用于容纳所述金属底座(3)的第二凹槽(61)，顶部设有用于穿过所述螺旋测微器(7)的通孔(62)。

8.根据权利要求1所述的应用于球面弯晶制作的夹持工具，其特征在于，该夹持工具边缘处设置有45°倒角。

9.根据权利要求1所述的应用于球面弯晶制作的夹持工具，其特征在于，所述金属套筒(1)、外部金属夹持件(6)和金属抽气嘴(2)均采用不锈钢材质，所述金属底座(3)、金属压块(4)和金属垫块(5)均采用黄铜材质。

10.一种利用如权利要求1所述的夹持工具的球面弯晶制作方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)将金属底座(3)放置于平台上，将平凹基座放置于金属底座(3)上，平凹基座的平面向下，凹面向上；

2)将晶体材料置于所述凹面上，再将平凸基座的凸面扣压在晶体材料上；

3)金属套筒(1)从上至下套入步骤2)获得的结合体上，直至金属底座(3)没入金属套筒(1)内；

4)将金属压块(4)从上至下放入金属套筒(1)内部直至接触到所述平凸基座的平面端；

5)在金属压块(4)上面放置金属垫块(5)，然后整体放入外部金属夹持件(6)内，通过螺旋测微器(7)进行紧固压实；

6)通过金属抽气嘴(2)进行抽气，完成球面弯晶的制作。