[发明专利]一种针对X射线龙虾眼物镜的装调装置及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及X射线成像系统的装调领域，尤其是涉及一种基于色散共焦检测的针对X射线龙虾眼物镜的装调装置及其应用。

背景技术

X射线的光学常数决定其难以通过折射的方式实现聚焦，通常采用掠入射反射的方式。龙虾眼(lobster-eye，LE)型光学系统源于模仿龙虾的视觉系统，由多个通道的掠入射反射镜构成，结构上的球对称性决定了它没有特定的光轴，任意方向上的聚焦能力都相同，因此具有其它X射线光学系统无法企及的大视场特性。Schmidt与Angel分别提出了两种不同结构的龙虾眼系统：Schmidt结构适合于大型、高集光面积的系统，其结构示意图如图1～图3所示；Angel结构适合于小型轻便的系统，其结构示意图如图4～图6所示。从结构上看，虽然Angel结构紧凑，成像质量较高，但是其方形通道的加工难度很高，难以在高能X射线领域应用。

目前，捷克科技大学采用Schmidt型龙虾眼结构研发龙虾眼天文望远镜，但其针对的X射线能点不高，装配难度相对较低；美国物理光学公司正在研制基于Angel型龙虾眼光学系统的便携式X射线安检设备，其结构装调难度极高，安装极其困难，镜片易损坏。

在安全检查仪器领域，由于X射线工作能点较高，为了增加集光面积，就需要采用长且薄的镜片，安装难度大；同时，要保证成像系统有高的增益，镜片之间的间隔仅为几百微米，因此装配的公差需要控制在微米量级。目前，在国内X射线龙虾眼光学系统的应用不多，最主要的原因是没有可靠的装调技术，难以对高能量的X射线实现可靠的成像。

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针对X射线龙虾眼物镜的装调装置及其应用，本发明可以对采用垫片结构的Schmidt型龙虾眼物镜(即镜片-垫片-镜片的周期结构，镜片垫片通过环氧树脂连接)进行高精度、实时监测装调，使装调精度满足设计指标；本发明也能对卡槽结构的龙虾眼物镜进行定标，检测其是否满足设计指标。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种针对X射线龙虾眼物镜的装调装置，该装调装置包括：

镜片装配单元：包括用于放置待装调镜片的物镜底座，以及与物镜底座连接的六维电控位移平台，六维电控位移平台带动物镜底座上下、左右、前后移动；

位移传感单元：包括位于六维电控位移平台一侧的一维调节平台、与一维调节平台连接的位移传感器定位支架、以及夹持在位移传感器定位支架上的色散共焦位移传感器，所述的色散共焦位移传感器通过光纤连接色散共焦位移计控制器，通过色散共焦位移计控制器控制色散共焦位移传感器；

垫片研磨单元：包括位于六维电控位移平台另一侧的U型支架、设在U型支架上的气浮轴，以及与气浮轴连接的研磨头。

所述的一维调节平台为一维丝杠调节平移台，所述的一维调节平台竖直放置，沿垂直方向调节位移传感器定位支架上下移动。

所述的六维电控位移平台包含3台超精密滚珠螺杆传动线性滑块导轨电控平移台、1台360°电动精密转台及1台二维电动精密弧摆台；

3台电控平移台通过螺钉连接且相互正交，分别沿x、y、z轴设置，沿x轴方向安装的电控平移台固定在光学平台上，其余两个电控平移台依次互相连接，360°电动精密转台安装在沿z轴设置的电控平移台上，二维电动精密弧摆台安装在360°电动精密转台上。

所述的物镜底座设置在物镜转接板上，所述的物镜转接板设置在六维电控位移平台上的二维电动精密弧摆台上。

所述的垫片研磨单元还包括与真空泵连接的真空抽气软管，在垫片研磨过程中，所述的真空抽气软管安置在物镜侧面，用于去除研磨过程中的垫片粉屑。

所述的研磨头为金刚石磨头，采用高品位多棱角金刚石电镀而成。且研磨头具有多种形状及大小，根据所加工的垫片大小、厚度选用不同磨头。

所述的物镜底座底面为水平的厚平板玻璃，两侧为水平固定镜片的框架。

该装调装置还包括在装配时与镜片装配单元配合使用的镜片施压件及配重块，所述镜片施压件为高分子聚合物材质，其与镜片接触部分的材质为橡胶，所述镜片施压件上方中空，所述镜片施压件在镜片安装完毕后置于镜片上方，所述的配重块叠放在镜片施压件上。

一种针对X射线龙虾眼物镜的装调装置的应用，包括以下步骤：

1)将物镜底座安装在六维电控位移平台上的物镜转接板上，并将工作距离、量程适当的色散共焦位移传感器安装在物镜正上方的位移传感器定位支架上；

2)将镜片安装在物镜底座上，在镜片的4个边角处涂上环氧树脂，粘贴上石墨垫片；