CN219532979U - 一种光束可通过式动态位置调节装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种光束可通过式动态位置调节装置，包括：真空腔体、固定背板、纳米促动器、恒力弹簧机构、连接板、冷却底座和探测器靶片。其中：所述固定背板固定在真空腔体内部的法兰上，所述纳米促动器竖向固定在固定背板的前壁面上；所述恒力弹簧机构连接在纳米促动器的侧壁上，该恒力弹簧机构与连接板连接；所述连接板固定在纳米促动器的前壁面上；所述冷却底座固定在连接板前壁面上，所述探测器靶片夹在两块冷却底座之间；所述固定背板、纳米促动器、连接板均具有位于同一直线上的通孔；所述冷却底座上具有被所述连接板上的通孔覆盖的测量孔和停止孔。其采用可在真空中使用的压电陶瓷驱动的纳米促动器进行平台的驱动，精度可达纳米级。

Description

一种光束可通过式动态位置调节装置

技术领域

本实用新型涉及精密自动化控制及光学工程技术领域领域，尤其涉及一种光束可通过式动态位置调节装置。

背景技术

目前，各类激光器已广泛应用于军事、民用和科学研究等领域。

在民用领域，激光加工过程中，激光器发出高功率密度的激光束，把能量传递到待加工区域，实现材料的去除和零件的加工。由于激光加工技术具有无接触应力、加工精度高、易于实现、自动化控制高等优点，在薄壁件、具有精细微结构零件的加工方面的应用越来越广泛，逐渐替代原有机械加工技术成为一种重要的精细微结构加工技术。激光加工设备中，激光光束的指向精度决定最终激光焦点的位置精度，从而直接影响待加工零件的加工精度。

在科学研究等领域，光束探测器是同步辐射装置中测量X光位置的关键设备，主要用于测量光源点产生的X光的位置和光斑形状等，广泛用于生命科学、材料、环境等领域的科学研究和实验。目前探测器分为XBPM(XmyBeamPositionMonitor)探测器和实验站探测器两类，前者用于光束位置监测和光斑形状探测，主要包括刀片式X光位置探测器、荧光靶探测器和丝扫描探测器以及四象限光束位置探测器等，大都位于前端区(光束线在隧道锯齿墙以内的区域)和光束线(泛指前端区以外、样品点之前的区域)中。后者用于实验数据的采集，位于样品点周围，主要有光强探测和能谐探测等，包括电离室、CCD、高分辨晶体漕仪等探测器。

荧光靶探测器是利用X射线打在某些物质(如晶体或荧光粉)上发出可见光的现象，测量X射线的位置和空间分布的光束监测装置。荧光靶探测器在首次调光时作用是最突出的，通过观察光斑形状和位置可判断其光路是否偏离了设计的方向，其方便性和直观的效果，可以给初次调光带来很多的便利。四象限光束位置探测器用于控制同步辐射光源的实验光束线的光束位置，该探测器是一个拦截式的四象限X射线光束位置探测器，可反馈光束详细位置信息。

目前，一些光束探测器的气缸推动滑台结构虽然较为简单，但由于涉及真空系统，密封极为复杂，存在长时间使用会造成渗漏的问题。另外，气缸推动存在无法实现精确控制，重复精度较底，无法适应高精度探测任务等方向的不足。

实用新型内容

本实用新型主要针对的是现有气缸推动存在无法实现精确控制，重复精度较底，无法适应高精度探测任务的问题。为此，本实用新型提出一种光束可通过式动态位置调节装置，其采用可在真空中使用的压电陶瓷驱动的长行程纳米促动器进行平台的驱动，通过光栅传感器可实现闭环控制，精度可达纳米级。为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下。

一种光束可通过式动态位置调节装置，包括：真空腔体、固定背板、XY长行程纳米促动器、恒力弹簧机构、连接板、冷却底座和探测器靶片。其中：所述固定背板固定在真空腔体内部的法兰上，所述XY长行程纳米促动器竖向固定在固定背板的前壁面上。所述恒力弹簧机构固定连接在XY长行程纳米促动器的侧壁上，且该恒力弹簧机构通过弹簧片对连接板形成拉伸连接的状态。所述连接板固定连接在XY长行程纳米促动器的前壁面的运动机构上。所述冷却底座固定在所述连接板的前壁面上，所述探测器靶片夹在两块冷却底座之间。所述固定背板、XY长行程纳米促动器、连接板均具有位于同一直线上的通孔，冷却底座上以便于光束透过。所述冷却底座上具有被所述连接板上的通孔覆盖的测量孔和停止孔，其中所述测量孔被探测器靶片封堵。

进一步地，所述XY长行程纳米促动器上下两层均分布有特定尺寸长条孔及圆孔，沿轴线方向垂直分布，保证在两个轴向的极限位置时中心仍有可容纳光束穿过的孔径。

进一步地，所述探测器靶片与外部控制器连接，以实时输出探测器靶片的位置信息。

进一步地，所述冷却底座包括两片夹板，所述探测器靶片被夹在所述的两片夹板之间，且所述两片夹板通过紧固件可拆卸连接在一起。

进一步地，所述冷却底座中具有冷媒输送管道，以在其中通入流动的冷媒对所述探测器靶片进行降温。

进一步地，所述探测器靶片的法线方向上设置有CCD相机，所述CCD相机通过视频电缆与电脑或视频显示器连接，以观测所述CCD相机采集的荧光图像。

进一步地，所述真空腔体的前端与纳米探针装置连接，所述真空腔体的后端与真空波纹管连接。

进一步地，所述装置真空腔体为高真空环境下使用，大气环境下本装置可移除真空腔体，通过紧固件连接固定背板使用。

现有技术相比，本实用新型具有以下方面的有益效果：

(1)本实用新型的一种光束可通过式动态位置调节装置采用了可在真空中使用的压电陶瓷驱动的XY长行程纳米促动器，通过光栅传感器可实现闭环控制，精度可达纳米级，可实时反馈位置信息，使用更为方便，而且由于所述XY长行程纳米促动器的传动部件为交叉滚子导轨，可实现较大行程。

(2)本实用新型的一种光束可通过式动态位置调节装置采用了恒力弹簧机构，其有效抵消了所述连接板、冷却底座和探测器靶片构成的整体结构(即载荷)的重量，从而抵消所述载荷造成的下拉力，减小载荷上下运动时的速度偏差，保证匀速。

(3)本实用新型的一种光束可通过式动态位置调节装置只需要预先通过真空法兰及连接器将所述重载动态调节装置内部的线缆与外部控制器相连即可，不会造成泄漏影响真空系统，结构更加简单。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为实施例中一种光束可通过式动态位置调节装置的主视图。

图2为实施例中一种光束可通过式动态位置调节装置的结构示意图。

图3为实施例中一种光束可通过式动态位置调节装置的爆炸图。

图4为实施例中一种光束可通过式动态位置调节装置的侧视图。

图中标记分别代表：1-真空腔体、2-固定背板、3-XY长行程纳米促动器、4-恒力弹簧机构、5-连接板、6-冷却底座、7-探测器靶片、8-通孔、601-测量孔、602-停止孔、603-冷媒输送管道。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本实用新型使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

为了方便叙述，本实用新型中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件需要具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

术语解释部分：本实用新型中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型的具体含义。现结合说明书附图和具体实施例对本实用新型的一种光束可通过式动态位置调节装置进一步说明。

参考图1至图4，示例一种光束可通过式动态位置调节装置，包括：真空腔体1、固定背板2、XY长行程纳米促动器3、恒力弹簧机构4、连接板5、冷却底座6和探测器靶片7。其中：

所述真空腔体1水平设置，所述固定背板2固定在真空腔体1内部的法兰上，所述XY长行程纳米促动器3竖向固定在固定背板2的前壁面上。所述XY长行程纳米促动器3为现有技术产品(型号：NH-XY-1600、NH-XY-3600等，日照阿米精控科技有限公司)，所述XY长行程纳米促动器3包括前、后两个叠层，使用压电陶瓷为驱动机构，交叉滚子导轨为导向机构，可进行上下左右四个方向运动，且每轴均自带光栅位移传感器，通过线束连接外部控制器，可实时输出位置信息。本实施例采用可在真空中使用的压电陶瓷驱动的XY长行程纳米促动器3，通过光栅传感器可实现闭环控制，精度可达纳米级，可实时反馈位置信息，支持自动控制，使用更为方便，而且由于所述XY长行程纳米促动器3的传动部件为交叉滚子导轨，可实现较大行程。

所述连接板5固定连接在XY长行程纳米促动器3的前壁面的运动机构上。所述冷却底座6固定在所述连接板5的前壁面上，所述冷却底座6包括两片夹板，所述探测器靶片7被夹在所述的两片夹板之间，且所述两片夹板通过紧固件可拆卸连接在一起。所述冷却底座6中具有冷媒输送管道603，以在其中通入流动的冷媒对所述探测器靶片7进行降温。

所述恒力弹簧机构4固定连接在XY长行程纳米促动器3的侧壁上，且该恒力弹簧机构4通过弹簧片对连接板5形成拉伸连接的状态，即通过所述恒力弹簧机构4的拉力抵消所述连接板、冷却底座和探测器靶片构成的整体结构(即载荷)的重量，从而抵消所述载荷造成的下拉力，减小载荷上下运动时的速度偏差，保证匀速。

所述固定背板2、XY长行程纳米促动器3、连接板5均具有位于同一直线上的通孔8，冷却底座6上以便于光束透过。所述冷却底座6上具有被所述连接板5上的通孔8覆盖的测量孔601和停止孔602，即所述测量孔601和停止孔602均位于所述连接板5上的通孔所在的区域内，所述测量孔601处于被探测器靶片7封堵的状态，而所述停止孔602未被探测器靶片7封堵。在本实施例中，所述测量孔601位于停止孔602的正上方。

在另一实施例中，上述实施例示例的所述一种光束可通过式动态位置调节装置中，所述探测器靶片7与外部控制器连接，以实时输出探测器靶片7的位置信息。通过真空法兰及连接器将所述重载动态调节装置内部的线缆与外部控制器相连即可，不会造成泄漏影响真空系统，结构更加简单。

在另一实施例中，上述实施例示例的所述一种光束可通过式动态位置调节装置中，所述探测器靶片7的法线方向上设置有CCD相机，所述CCD相机通过视频电缆与电脑或视频显示器连接，以观测所述CCD相机采集的荧光图像。

使用时，所述真空腔体1的前端与纳米探针装置连接，所述真空腔体1的后端与真空波纹管连接，从而激光发射器射出的激光经过所述纳米探针装置后再射向本所述探测器靶片7进行位置标定测量，结束后通过所述XY长行程纳米促动器3移动至光束与停止孔602对准，光束从停止孔602以及所述固定背板2、XY长行程纳米促动器3、连接板5上的通孔8穿过继续向后贯穿各部件射向其他设备。

测量时，为保证光束位置及形态正确，在第一次使用前需要通过所述探测器靶片7对光束进行标定和找正。具体地：光束从所述激光发射器射出后经过所述纳米探针装置，然后从所述真空腔体1的前端射入到冷却底座6上。通过所述XY长行程纳米促动器3的驱动调节所述冷却底座6的位置，将光束对准所述测量孔601，使光束从测量孔601照射到探测器靶片7上，并通过所述CCD相机采集的荧光图像输送到电脑或视频显示器上进行观察，方便进行标定和找正，从而确保所述光束对准测量孔601。由于所述测量孔601和停止孔602之间的距离是已知的，且所述测量孔601位于停止孔602的正上方。然后通过所述XY长行程纳米促动器3带动冷却底座6向上运动设定好的距离，即可使所述停止孔602与光束对准。此时，光束不再被阻挡，而是通过所述固定背板2、XY长行程纳米促动器3、连接板5上的通孔8继续向下游传输，射向其他设备。

最后，需要说明的是，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种光束可通过式动态位置调节装置，其特征在于，包括：真空腔体、固定背板、XY长行程纳米促动器、恒力弹簧机构、连接板、冷却底座和探测器靶片；其中：所述固定背板固定在真空腔体内部的法兰上，所述XY长行程纳米促动器竖向固定在固定背板的前壁面上；所述恒力弹簧机构固定连接在XY长行程纳米促动器的侧壁上，且该恒力弹簧机构通过弹簧片对连接板形成拉伸连接的状态；所述连接板固定连接在XY长行程纳米促动器的前壁面的运动机构上；所述冷却底座固定在所述连接板的前壁面上，所述探测器靶片夹在两块冷却底座之间；所述固定背板、XY长行程纳米促动器、连接板均具有位于同一直线上的通孔；所述冷却底座上具有被所述连接板上的通孔覆盖的测量孔和停止孔，其中所述测量孔被探测器靶片封堵。

2.根据权利要求1所述的一种光束可通过式动态位置调节装置，其特征在于，所述探测器靶片与外部控制器连接。

3.根据权利要求1所述的一种光束可通过式动态位置调节装置，其特征在于，所述冷却底座包括两片夹板，所述探测器靶片被夹在所述的两片夹板之间，且所述两片夹板通过紧固件可拆卸连接在一起。

4.根据权利要求1所述的一种光束可通过式动态位置调节装置，其特征在于，所述XY长行程纳米促动器上下两层均分布有长条孔及圆孔，沿轴线方向垂直分布，保证在两个轴向的极限位置时中心仍有可容纳光束穿过的孔径。

5.根据权利要求3所述的一种光束可通过式动态位置调节装置，其特征在于，所述冷却底座中具有冷媒输送管道。

6.根据权利要求1-4任一项所述的一种光束可通过式动态位置调节装置，其特征在于，所述探测器靶片的法线方向上设置有CCD相机，所述CCD相机通过视频电缆与电脑或视频显示器连接。

7.根据权利要求1-4任一项所述的一种光束可通过式动态位置调节装置，其特征在于，所述真空腔体的前端与纳米探针装置连接，所述真空腔体的后端与真空波纹管连接。