CN114326000A - 一种中子散射谱仪中多狭缝光阑的准直装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中子散射谱仪中多狭缝光阑的准直装置和方法，其中，该装置包括：光学输入端、光学输出端、与多狭缝光阑连接的运动组件和计算机；光学输入端用于输出激光光束，激光光束经过其中一个多狭缝光阑至光学输出端，光学输出端用于根据激光光束形成图像；计算机用于根据每个图像获取与图像对应的多狭缝光阑的实际中心位置；并根据多个实际中心位置控制多个运动组件运动，以调整多个多狭缝光阑以其中一个多狭缝光阑的实际中心位置为基准对齐。从而提高中子散射谱仪多个多狭缝光阑的相对位置精度，进而提升中子散射谱仪的测量精度。

Description

一种中子散射谱仪中多狭缝光阑的准直装置和方法

技术领域

本发明涉及中子散射谱仪技术领域，尤其涉及一种中子散射谱仪中多狭缝光阑的准直装置和方法。

背景技术

中国散裂中子源的微小角中子散射谱仪(Very Small Angle Scattering(VSANS))可在1～1000nm尺度范围内研究聚合物以及生物大分子等材料，可广泛服务于物理、化学、材料、生物医药、高分子、环保和考古等科学研究领域。

散射谱仪中，在其12.3米长的中子束线上不等距分布有12个多狭缝光阑(Multi-slit，MS)，其作用是将中子聚焦到探测器表面，但其存在的问题是，目前12个多狭缝光阑的位置并不能很好的准直到一条直线上，这使得散射谱仪的测量精度远远达不到要求。

发明内容

本发明提供了一种中子散射谱仪中多狭缝光阑的准直装置和方法，以提高中子散射谱仪多个多狭缝光阑的相对位置精度，进而提升中子散射谱仪的测量精度。

为实现上述目的，本发明一方面实施例提出了一种中子散射谱仪中多狭缝光阑的准直装置，包括：光学输入端、光学输出端、与多狭缝光阑连接的运动组件和计算机；

所述光学输入端用于输出激光光束，所述激光光束经过其中一个所述多狭缝光阑至所述光学输出端，所述光学输出端用于根据所述激光光束形成图像；

所述计算机用于根据每个所述图像获取与所述图像对应的所述多狭缝光阑的实际中心位置；并根据多个所述实际中心位置控制多个所述运动组件运动，以调整多个所述多狭缝光阑以其中一个所述多狭缝光阑的实际中心位置为基准对齐。

可选地，所述光学输入端包括：

第一激光器、第一光阑、第一衰减镜、扩束镜和第二光阑，所述第一激光器用于出射所述激光光束，所述激光光束依次经过所述第一光阑、所述第一衰减镜、所述扩束镜、所述第二光阑至所述多狭缝光阑。

可选地，所述光学输入端还包括：

第一光路调整组件和第三光阑，经过所述第二光阑的激光光束，再依次经过所述第一光路调整组件和所述第三光阑后至所述多狭缝光阑。

可选地，第一所述光路调整组件包括：

第一反射镜、第四光阑和第二反射镜，所述第一反射镜用于反射经过所述第二光阑的所述激光光束，至所述第四光阑，所述第二反射镜用于反射经过所述第四光阑的所述激光光束，至所述第三光阑。

可选地，所述光学输入端还包括：半反半透镜、第二衰减镜和位置敏感探测器；

所述半反半透镜位于所述激光器与所述第一光阑之间，用于将所述激光器出射的所述激光光束一部分透射为第一激光光束，一部分反射为第二激光光束；所述第一激光光束用于经过所述多狭缝光阑至所述光学输出端形成图像；所述第二激光光束经过所述第二衰减镜至所述位置敏感探测器。

可选地，所述光学输入端还包括：第二光路调整组件，位于所述第二激光光束传播的路径上，所述第二激光光束依次经过所述第二光路调整组件、所述第二衰减镜至所述位置敏感探测器。

可选地，所述光学输入端还包括：第二激光器和第三光路调整组件；

所述第二激光器用于在所述第一激光器故障时，出射激光光束至所述第三光路调整组件，所述激光光束经过所述第三光路调整组件的调整入射至所述半反半透镜，形成所述第一激光光束和所述第二激光光束。

可选地，所述光学输出端包括：第五光阑、镜头和相机，经过所述多狭缝光阑的激光光束依次通过所述第五光阑、所述镜头后在所述相机上成像。

为实现上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种中子散射谱仪中多狭缝光阑的准直方法，基于如前所述的中子散射谱仪中多狭缝光阑的准直装置实现，包括以下步骤：

获取经过其中一个所述多狭缝光阑的激光光束在所述光学输出端形成的图像；

根据所述图像获取所述多狭缝光阑的实际中心位置；

重复上述步骤，获取与每个所述多狭缝光阑对应的实际中心位置；

控制与每个所述多狭缝光阑连接的运动组件运动，以调整多个所述多狭缝光阑以其中一个所述多狭缝光阑的实际中心位置为基准对齐。

可选地，所述根据所述图像获取所述多狭缝光阑的实际中心位置包括：

获取所述图像的二维灰度矩阵；

根据所述二维灰度矩阵对沿所述多狭缝光阑的狭缝方向的数据进行积分，获取光强曲线；

根据所述光强曲线获取所述多狭缝光阑的多个峰值位置；

根据多个所述峰值位置获取所述多狭缝光阑的中心位置。

可选地，在获取经过其中一个所述多狭缝光阑的激光光束在所述光学输出端形成的图像之前还包括：

对多个所述多狭缝光阑进行粗调，使得多个所述多狭缝光阑的中心位置与理论中心位置之间的偏差均处于预设位置范围内。

根据本发明实施例提出的中子散射谱仪中多狭缝光阑的准直装置和方法，其中，该装置包括：光学输入端、光学输出端、与多狭缝光阑连接的运动组件和计算机；光学输入端用于输出激光光束，激光光束经过其中一个多狭缝光阑至光学输出端，光学输出端用于根据激光光束形成图像；计算机用于根据每个图像获取与图像对应的多狭缝光阑的实际中心位置；并根据多个实际中心位置控制多个运动组件运动，以调整多个多狭缝光阑以其中一个多狭缝光阑的实际中心位置为基准对齐。以实现对中子散射谱仪中多个多狭缝光阑的相对位置对齐，以提高中子散射谱仪多个多狭缝光阑的相对位置精度，进而提升中子散射谱仪的测量精度。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中中子散射谱仪中多个多狭缝光阑的排布结构示意图；

图2是本发明实施例提出的中子散射谱仪中多狭缝光阑的准直装置的方框示意图；

图3是现有技术中多狭缝光阑的结构示意图；

图4是本发明实施例提出的中子散射谱仪中多狭缝光阑的准直装置中光学输出端获取的图像；

图5是图4中图像对应的积分光强曲线；

图6是本发明实施例提出的中子散射谱仪中多狭缝光阑的准直装置中获取积分光强曲线的峰值过程图。

图7是本发明实施例提出的中子散射谱仪中多狭缝光阑的准直装置的光路原理图；

图8是本发明另一个实施例提出的中子散射谱仪中多狭缝光阑的准直装置的光路原理图；

图9是本发明又一个实施例提出的中子散射谱仪中多狭缝光阑的准直装置的光路原理图；

图10是本发明再一个实施例提出的中子散射谱仪中多狭缝光阑的准直装置的光路原理图；

图11是本发明实施例提出的中子散射谱仪中多狭缝光阑的准直方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

目前，在中子散射谱仪中，一般具有12个多狭缝光阑103，12个多狭缝光阑顺次排列(如图1所示)，但是受限于仪器自身的测量精度，传统的测量仪器(如激光跟踪仪、工具经纬仪、水准仪等)和常规的准直测量方法均无法实现这个精度指标，12个多狭缝光阑103的之间的相对位置之间的精度并不能达到要求(相对位置(X)精度要求为±25μm以内)。由此，通过本发明实施例提出的中子散射谱仪中多狭缝光阑的准直装置来使得12个多狭缝光阑103之间的相对位置精度达到±25μm以内。其中，多狭缝光阑均为八缝结构，缝与缝间距相等，12个多狭缝光阑不等距分布在光路上，相邻多狭缝光阑之间间距为12.32米。

图2是本发明实施例提出的中子散射谱仪中多狭缝光阑的准直装置的方框示意图。如图2所示，该装置100，包括：光学输入端101、光学输出端102、与多狭缝光阑103连接的运动组件104和计算机105；

光学输入端101用于输出激光光束，激光光束经过其中一个多狭缝光阑103至光学输出端102，光学输出端102用于根据激光光束形成图像；

计算机105用于根据每个图像获取与该图像对应的多狭缝光阑103的实际中心位置；并根据多个实际中心位置控制多个运动组件104运动，以调整多个多狭缝光阑103以其中一个多狭缝光阑103的实际中心位置为基准对齐。

需要说明的是，使用该中子散射谱仪中多狭缝光阑的准直装置100准直12个多狭缝光阑103的相对位置之前，首先需要通过激光跟踪仪将多狭缝光阑103准直调整到与理论中心偏差±0.1mm的精度。即言，将12个多狭缝光阑103的机械中心转移到外部基准点，对12个多狭缝光阑103的位置进行初步准直调整。

接着，保证其中一个多狭缝光阑103在准直装置100的光路中，通过光学输入端101输出激光光束，并通过光学输出端102形成图像，计算机105对该图像进行处理，获取与该图像对应的多狭缝光阑103的实际中心位置。依次重复该步骤，获取12个多狭缝光阑103的实际中心位置。进而，以其中一个多狭缝光阑103为基准，调整运动组件104，使得12个多狭缝光阑103的相对位置精度达到±25μm以内。

具体地，通过图像来获取多狭缝光阑的实际中心位置，即对图像的处理方式如下：多狭缝光阑103的细节图如图3所示，该多狭缝光阑103包括8个狭缝，进而，通过多狭缝光阑103在光学输出端102的成像包括8条亮线(如图4所示)，将该图像转换为二维数据矩阵，并沿亮线延伸方向进行积分，获取一条光强曲线(如图5所示)，曲线上有8个大的透射峰和一些围绕大峰的小的衍射峰。将上述曲线看作是一条有周期性振荡峰的曲线，经过傅立叶变换后变成具有多个峰的频域曲线，其中频率最小(周期最大)的峰的位置(频率)的倒数就是变换前的振荡峰两个峰位的间距，则可以把间距的一半近似为变换前曲线的半高宽W。由于衍射的影响，8个大的透射峰可能并不是对称的高斯峰，所以本方案中采用了一种新的算法来确定峰的位置。假设有一条N个点的一条线I(n)(n为正整数)(如图6所示)，线上有均匀分布的8个半高宽(FWHM)为W(W为整数)的峰，我们访问第(W+1)点到(N-W)点,当

并且

这意味着在区间(n-W,n)和区间(n+1,n+W)内的积分几乎一样，这时峰位的坐标为：

n_peak＝n+a1/(a1+a2)，其中

由此，通过上述方式，可以找到图5中8个峰值的位置，进而，再将8个峰值的位置进行平均，即可获取该多狭缝光阑103的实际中心位置，需要说明的是，多狭缝光阑103的实际中心位置即为在相机坐标系下的位置。

可以理解的是，通过光强曲线来计算多狭缝光阑103的8个峰的位置的方式，也可以为本领域公知的其他计算方式，本发明对此不作具体限制。

表112个多狭缝光阑实际中心位置表

由此，举例来说，以第1个多狭缝光阑的实际中心位置为基准，则其他多狭缝光阑的实际中心位置与第1个多狭缝光阑的实际中心位置的偏差依次为3.985、7.093、-0.983、-0.54、4.614、1.666、3.269、0.429、1.856、2.696、-4.166。进而，将这些偏差校正到2-12个多狭缝光阑上，最终，1-12个多狭缝光阑的实际中心位置均以第1个多狭缝光阑为基准对齐。

需要说明的是，在实际操作过程中，可以选择一个与理论中心位置偏差值较小的实际中心位置作为基准，进行调整。其中，由于在调整各多狭缝光阑之间的相对位置之前，已经由理论中心位置校准过绝对位置，由此，绝对位置满足精度要求，该方案是使得各多狭缝光阑之间的相对位置满足精度要求。

另外，运动组件104可以为高精度电动平移台，该平移台为二轴平移台，要求有较高的运动精度，包括定位精度和重复定位精度要达到微米级。所述的多狭缝固定在平移台上，可随着平移台实现高程和横向高精度位移运动。

下面详细介绍该装置100中的光路。

可选地，如图7所示，光学输入端101包括：

第一激光器1、第一光阑2、第一衰减镜3、扩束镜4和第二光阑5，第一激光器1用于出射激光光束，激光光束依次经过第一光阑2、第一衰减镜3、扩束镜4、第二光阑5至多狭缝光阑103。

其中，第一激光器1为半导体激光器，纤耦合输出，为了减小发散角，末端配准直器，波长为405nm，功率为5mW，发散角小于0.5mrad，束腰半径为3mm。第一衰减镜3为中性密度滤光片。扩束镜4为伽利略式。第一光阑2和第二光阑5用于限定光路光线，使得第一激光器1出射的激光光束可以位于该光路上，第一衰减镜3的目的是降低激光器的输出功率，将激光光束衰减，避免最终光学输出端102成像时过饱和。扩束镜4的作用是将入射光斑从3mm扩束到54mm，以使得激光光束扩束到足够覆盖多狭缝光阑103。

可选地，如图8所示，光学输入端101还包括：

第一光路调整组件和第三光阑6，经过第二光阑5的激光光束，再依次经过第一光路调整组件和第三光阑6后至多狭缝光阑103。

需要说明的是，当装置100沿图中横向方向设置的长度受限时，可以采用对光路调整的方式，实现相应功能。

可选地，第一光路调整组件包括：

第一反射镜7、第四光阑8和第二反射镜9，第一反射镜7用于反射经过第二光阑5的激光光束，至第四光阑8，第二反射镜9用于反射经过第四光阑8的激光光束，至第三光阑6。

可选地，如图9所示，光学输入端101还包括：半反半透镜10、第二衰减镜11和位置敏感探测器12；

半反半透镜10位于激光器1与第一光阑2之间，用于将激光器1出射的激光光束一部分透射为第一激光光束，一部分反射为第二激光光束；第一激光光束用于经过多狭缝光阑103至光学输出端102形成图像；第二激光光束经过第二衰减镜11至位置敏感探测器12。

其中，半反半透镜10为非偏光型复合立方体半透半反射镜，侧面4个面镀有防反射膜，透过后的光束偏角小于3arcmin，从第一激光器1发射出来的激光束经过复合立方体半透半反射镜10后一分为二，反射光和透射光的分束比为5:5，其中一束激光经过复合立方体半透半反射镜10反射后，又经过第二光路调整组件13反射后进入到位置敏感探测器12，进而对激光的位置进行实时监测。位置敏感探测器12为二维位置敏感探测器，有效面积为9*9mm，分辨率为1μm，响应光谱为400nm-1100nm。为了使位置敏感探测器12能够有效响应，避免过饱和，在其前面放置了中性密度滤光片11，有效地降低进入位置敏感探测器12的激光束功率。另外一束激光直接透过复合立方体半透半反射镜10后进入到扩束镜4，扩束镜4为伽利略式扩束镜，其作用是将入射光斑从3mm扩束到54mm，扩束后的激光经过第一反射镜7、第二反射镜9后穿过多狭缝光阑103在光学输出端102上成像。

可选地，如图9所示，光学输入端101还包括：第二光路调整组件13，位于第二激光光束传播的路径上，第二激光光束依次经过第二光路调整组件13、第二衰减镜11至位置敏感探测器12。

也就是说，在装置100沿图中纵向方向上光路长度设置受限时，可以采用第二光路调整组件13来对光路进行调整，以满足实际空间需求。

可选地，如图10所示，光学输入端101还包括：第二激光器14和第三光路调整组件15；

第二激光器14用于在第一激光器1故障时，出射激光光束至第三光路调整组件15，激光光束经过第三光路调整组件15的调整入射至半反半透镜10，形成第一激光光束和第二激光光束。

也就是说，第二激光器14为备用激光器，当位置敏感探测器12探测到第一激光器1出射的激光光束位置出现问题，即第一激光器1出现故障时，启动第二激光器14。第一激光器1和第二激光器14只能择一使用。可使整个光路的使用寿命增加一倍。

可选地，如图10所示，光学输出端102包括：第五光阑16、镜头17和相机18，经过多狭缝光阑103的激光光束依次通过第五光阑16、镜头17后在相机18上成像。

其中，镜头17可以为高精度双远心镜头，这种镜头具有畸变小、分辨率高的优点，相机18可以为CCD相机或者CMOS相机。当相机为CMOS相机时，尺寸为1.1英寸，CMOS的分辨率是1200万像素(4096*3000pixel)，单个像元尺寸为3.45*3.45微米。

激光器发出的激光经过扩束镜4后获得一束准平行光，利用光阑将激光束调整到与多狭缝光阑103中心同轴，激光束经过多狭缝光阑103后最终会在CCD或者CMOS上形成夫琅禾费条形衍射光斑图像，通过图像处理可以获取所有多狭缝光阑条形光斑的中心，以其中一个多狭缝光阑为基准，获取其余多狭缝光阑相对于基准多狭缝光阑中心的偏差，通过高精度电动平移台减小该偏差，最终将多狭缝光阑准直到±25μm以内。

图11是本发明实施例提出的中子散射谱仪中多狭缝光阑的准直方法的流程图。该方法基于如前的中子散射谱仪中多狭缝光阑的准直装置实现，如图11所示，该方法包括以下步骤：

S101，获取经过其中一个多狭缝光阑的激光光束在光学输出端形成的图像；

S102，根据图像获取多狭缝光阑的实际中心位置；

重复上述步骤，S103，获取与每个多狭缝光阑对应的实际中心位置；

S104，控制与每个多狭缝光阑连接的运动组件运动，以调整多个多狭缝光阑以其中一个多狭缝光阑的实际中心位置为基准对齐。

可选地，S102根据图像获取多狭缝光阑的实际中心位置包括：

获取图像的二维灰度矩阵；

根据二维灰度矩阵对沿多狭缝光阑的狭缝方向的数据进行积分，获取光强曲线；

根据光强曲线获取多狭缝光阑的多个峰值位置；

根据多个峰值位置获取多狭缝光阑的中心位置。

可选地，在获取经过其中一个多狭缝光阑的激光光束在光学输出端形成的图像之前还包括：

对多个多狭缝光阑进行粗调，使得多个多狭缝光阑的中心位置与理论中心位置之间的偏差均处于预设位置范围内。

需要说明的是，使用该中子散射谱仪中多狭缝光阑的准直装置100准直12个多狭缝光阑103的相对位置之前，首先需要通过激光跟踪仪将多狭缝光阑103准直调整到与理论中心偏差±0.1mm的精度。即言，将12个多狭缝光阑103的机械中心转移到外部基准点，对12个多狭缝光阑103的位置进行初步准直调整。另外，还通过光阑将激光光束准直到与多狭缝光阑103的理论中心重合。

接着，保证其中一个多狭缝光阑103在准直装置100的光路中，通过光学输入端101输出激光光束，并通过光学输出端102形成图像，计算机105对该图像进行处理，获取与该图像对应的多狭缝光阑103的实际中心位置。依次重复该步骤，获取12个多狭缝光阑103的实际中心位置。进而，以其中一个多狭缝光阑103为基准，调整运动组件104，使得12个多狭缝光阑103的相对位置精度达到±25μm以内。

具体地，通过图像来获取多狭缝光阑的实际中心位置，即对图像的处理方式如下：多狭缝光阑103的细节图如图3所示，该多狭缝光阑103包括8个狭缝，进而，通过多狭缝光阑103在光学输出端102的成像包括8条亮线(如图4所示)，将该图像转换为二维数据矩阵，并沿亮线延伸方向进行积分，获取一条光强曲线(如图5所示)，曲线上有8个大的透射峰和一些围绕大峰的小的衍射峰。将上述曲线看作是一条有周期性振荡峰的曲线，经过傅立叶变换后变成具有多个峰的频域曲线，其中频率最小(周期最大)的峰的位置(频率)的倒数就是变换前的振荡峰两个峰位的间距，则可以把间距的一半近似为变换前曲线的半高宽W。由于衍射的影响，8个大的透射峰可能并不是对称的高斯峰，所以本方案中采用了一种新的算法来确定峰的位置。假设有一条N个点的一条线I(n)(n为正整数)(如图6所示)，线上有均匀分布的8个半高宽(FWHM)为W(W为整数)的峰，我们访问第(W+1)点到(N-W)点,当

并且

这意味着在区间(n-W,n)和区间(n+1,n+W)内的积分几乎一样，这时峰位的坐标为：

n_peak＝n+a1/(a1+a2)，其中

由此，通过上述方式，可以找到图5中8个峰值的位置，进而，再将8个峰值的位置进行平均，即可获取该多狭缝光阑103的实际中心位置，需要说明的是，多狭缝光阑103的实际中心位置即为在相机坐标系下的的位置。

可以理解的是，通过光强曲线来计算多狭缝光阑103的8个峰的位置的方式，也可以为本领域公知的其他计算方式，本发明对此不作具体限制。

表212个多狭缝光阑实际中心位置表

由此，举例来说，以第1个多狭缝光阑的实际中心位置为基准，则其他多狭缝光阑的实际中心位置与第1个多狭缝光阑的实际中心位置的偏差依次为3.985、7.093、-0.983、-0.54、4.614、1.666、3.269、0.429、1.856、2.696、-4.166。进而，将这些偏差校正到2-12个多狭缝光阑上，最终，1-12个多狭缝光阑的实际中心位置均以第1个多狭缝光阑为基准对齐。

需要说明的是，在实际操作过程中，可以选择一个与理论中心位置偏差值较小的实际中心位置作为基准，进行调整。其中，由于在调整各多狭缝光阑之间的相对位置之前，已经由理论中心位置校准过绝对位置，由此，绝对位置满足精度要求，该方案是使得各多狭缝光阑之间的相对位置满足精度要求。

由此，与传统的使用激光跟踪仪和光学仪器的测量方法相比，激光准直可实现多狭缝光阑微米级高精度准直，并可以实现多狭缝实时在线位置监测，该系统及方法同样适用于其他类似部件的高精度激光在线准直测量和监测。其中，激光准直是利用激光具有良好方向性、较长相干距离的优点，将其扩束后作为背景光穿过12个多狭缝光阑，使多狭缝光阑在CCD相机或CMOS相机上成像，通过图像处理获取多狭缝光阑的中心，通过相关算法可实现多狭缝光阑微米级精度的准直。

综上所述，根据本发明实施例提出的中子散射谱仪中多狭缝光阑的准直装置和方法，其中，该装置包括：光学输入端、光学输出端、与多狭缝光阑连接的运动组件和计算机；光学输入端用于输出激光光束，激光光束经过其中一个多狭缝光阑至光学输出端，光学输出端用于根据激光光束形成图像；计算机用于根据每个图像获取与图像对应的多狭缝光阑的实际中心位置；并根据多个实际中心位置控制多个运动组件运动，以调整多个多狭缝光阑以其中一个多狭缝光阑的实际中心位置为基准对齐。以实现对中子散射谱仪中多个多狭缝光阑的相对位置对齐，以提高中子散射谱仪多个多狭缝光阑的相对位置精度，进而提升中子散射谱仪的测量精度。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (11)

1.一种中子散射谱仪中多狭缝光阑的准直装置，其特征在于，包括：光学输入端、光学输出端、与多狭缝光阑连接的运动组件和计算机；

所述光学输入端用于输出激光光束，所述激光光束经过其中一个所述多狭缝光阑至所述光学输出端，所述光学输出端用于根据所述激光光束形成图像；

所述计算机用于根据每个所述图像获取与所述图像对应的所述多狭缝光阑的实际中心位置；并根据多个所述实际中心位置控制多个所述运动组件运动，以调整多个所述多狭缝光阑以其中一个所述多狭缝光阑的实际中心位置为基准对齐。

2.根据权利要求1所述的中子散射谱仪中多狭缝光阑的准直装置，其特征在于，所述光学输入端包括：

第一激光器、第一光阑、第一衰减镜、扩束镜和第二光阑，所述第一激光器用于出射所述激光光束，所述激光光束依次经过所述第一光阑、所述第一衰减镜、所述扩束镜、所述第二光阑至所述多狭缝光阑。

3.根据权利要求2所述的中子散射谱仪中多狭缝光阑的准直装置，其特征在于，还包括：

第一光路调整组件和第三光阑，经过所述第二光阑的激光光束，再依次经过所述第一光路调整组件和所述第三光阑后至所述多狭缝光阑。

4.根据权利要求3所述的中子散射谱仪中多狭缝光阑的准直装置，其特征在于，第一所述光路调整组件包括：

第一反射镜、第四光阑和第二反射镜，所述第一反射镜用于反射经过所述第二光阑的所述激光光束，至所述第四光阑，所述第二反射镜用于反射经过所述第四光阑的所述激光光束，至所述第三光阑。

5.根据权利要求2所述的中子散射谱仪中多狭缝光阑的准直装置，其特征在于，还包括：半反半透镜、第二衰减镜和位置敏感探测器；

所述半反半透镜位于所述激光器与所述第一光阑之间，用于将所述激光器出射的所述激光光束一部分透射为第一激光光束，一部分反射为第二激光光束；所述第一激光光束用于经过所述多狭缝光阑至所述光学输出端形成图像；所述第二激光光束经过所述第二衰减镜至所述位置敏感探测器。

6.根据权利要求5所述的中子散射谱仪中多狭缝光阑的准直装置，其特征在于，还包括：第二光路调整组件，位于所述第二激光光束传播的路径上，所述第二激光光束依次经过所述第二光路调整组件、所述第二衰减镜至所述位置敏感探测器。

7.根据权利要求5所述的中子散射谱仪中多狭缝光阑的准直装置，其特征在于，还包括：第二激光器和第三光路调整组件；

所述第二激光器用于在所述第一激光器故障时，出射激光光束至所述第三光路调整组件，所述激光光束经过所述第三光路调整组件的调整入射至所述半反半透镜，形成所述第一激光光束和所述第二激光光束。

8.根据权利要求1所述的中子散射谱仪中多狭缝光阑的准直装置，其特征在于，所述光学输出端包括：第五光阑、镜头和相机，经过所述多狭缝光阑的激光光束依次通过所述第五光阑、所述镜头后在所述相机上成像。

9.一种中子散射谱仪中多狭缝光阑的准直方法，其特征在于，基于如权利要求1-8任一项所述的中子散射谱仪中多狭缝光阑的准直装置实现，包括以下步骤：

获取经过其中一个所述多狭缝光阑的激光光束在所述光学输出端形成的图像；

根据所述图像获取所述多狭缝光阑的实际中心位置；

重复上述步骤，获取与每个所述多狭缝光阑对应的实际中心位置；

控制与每个所述多狭缝光阑连接的运动组件运动，以调整多个所述多狭缝光阑以其中一个所述多狭缝光阑的实际中心位置为基准对齐。

10.根据权利要求9所述的中子散射谱仪中多狭缝光阑的准直方法，其特征在于，所述根据所述图像获取所述多狭缝光阑的实际中心位置包括：

获取所述图像的二维灰度矩阵；

根据所述二维灰度矩阵对沿所述多狭缝光阑的狭缝方向的数据进行积分，获取光强曲线；

根据所述光强曲线获取所述多狭缝光阑的多个峰值位置；

根据多个所述峰值位置获取所述多狭缝光阑的中心位置。

11.根据权利要求9所述的中子散射谱仪中多狭缝光阑的准直方法，其特征在于，在获取经过其中一个所述多狭缝光阑的激光光束在所述光学输出端形成的图像之前还包括：

对多个所述多狭缝光阑进行粗调，使得多个所述多狭缝光阑的中心位置与理论中心位置之间的偏差均处于预设位置范围内。

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