一種用于康普頓光源的柔性激光反射鏡架制造技術

一種用于康普頓光源的柔性激光反射鏡架，包括底座、壓電陶瓷電機、壓電陶瓷電機安裝座、驅動端傳動鉸鏈、激光反射鏡片固定板和柔性架體；所述底座頂部形成與水平面成一定夾角的矩形安裝平臺，所述柔性架體安裝在安裝平臺上，柔性架體由柔性鉸鏈連接的層疊矩形框體構成；所述壓電陶瓷電機安裝座位于安裝平臺兩相鄰側面，壓電陶瓷電機安裝在壓電陶瓷安裝座上；所述驅動端傳動鉸鏈由相互垂直的活動支鏈與固定支鏈組成，壓電陶瓷電機的驅動方向垂直于矩形安裝平臺；用于固定激光反射鏡片的激光反射鏡片固定板疊放在頂框上表面。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種精密調節設備，具體是一種用于在利用康普頓散射原理獲取γ光源時，可精密調節激光束位置的柔性調節鏡架。
技術介紹
隨著我國航天工業的迅猛發展，對服務于航天工業的各種設備提出了越來越高的要求，其中作為航天探測有效載荷的X/γ探測器，在航天工業的發展過程起到了重要作用。但目前已有的利用單能放射性源或同步輻射源對X/γ探測器的定標實驗難以滿足其在航天探測應用中的精度要求。因此迫切需要一種在KeV～MeV范圍內能量連續可調，單色性好的γ光源來滿足航天探測器的高精度定標的需求，以解決這個在航天探測發展過程中遇到的的瓶頸問題。γ光源可通過康普頓效應獲取，所謂康普頓效應即入射光子與高速電子碰撞發生散射，從而獲得準單色、高通量、高能量且能量可調的散射γ光子。根據康普頓散射原理，可以通過連續的改變激光入射角來獲得能量連續變化的γ光子。為了獲得單色性好，能量覆蓋范圍廣的γ光子源，所發生的康普頓散射反應必須在高潔凈度、高真空(10-8帕)的環境下進行，這種環境下激光發生器無法工作，所以需要通過一系列反射鏡將真空室外的激光導入到真空室內，并使激光束與高能電子束光斑中心重合度達到2μm以內以發生準確碰撞。由于反射鏡架的制造和安裝誤差，用于反射激光的最后一個鏡架必須為具備經度和緯度兩個自由度的調節功能的柔性鏡架，且調節精度需不小于6×10-4°才能達到調節要求。要在高真空(10-8帕)環境下實現亞微米級的定位，由于高真空潤滑、螺紋空程和傳動摩擦等原因，傳統的驅動和傳動方式不再適合。因此提供一種結構簡單、無摩擦、運動位移分辨率高、免于潤滑，且能安裝在真空是中的柔性激光反射鏡架成為利用康普頓散射原理獲取γ光源的技術方法中亟待解決的問題
技術實現思路
針對現有技術方法中存在的問題，本技術擬解決的技術問題是，提供一種柔性激光反射鏡架。該反射鏡架具有結構簡單、無摩擦、免于潤滑，且能在高真空環境中可靠動作等特點。其經度方向調節范圍不小于0.6°；緯度方向調節范圍不小于0.6°；定位精度不小于6×10-4°。本技術解決所述技術問題的技術方案是，提供一種用于康普頓光源的柔性激光反射鏡架，其特征在于所述柔性激光反射鏡架包括底座、壓電陶瓷電機、壓電陶瓷電機安裝座、驅動端傳動鉸鏈、激光反射鏡片固定板和柔性架體；所述底座頂部形成與水平面成一定夾角的矩形安裝平臺，所述柔性架體安裝在安裝平臺上，柔性架體由柔性鉸鏈連接的層疊矩形框體構成，所述矩形框體從底部到頂部依次為底框、中間底框、中間框、中間頂框和頂框，中間底框、中間框和中間頂框上下表面連接的柔性鉸
鏈的運動方向相互垂直，底框與中間底框之間的柔性鉸鏈的運動方向和中間框與中間頂框之間的柔性鉸鏈的運動方向相同，頂框與中間頂框之間的柔性鉸鏈的運動方向和中間框與中間底框之間的柔性鉸鏈的運動方向相同；所述壓電陶瓷電機安裝座位于安裝平臺兩相鄰側面，壓電陶瓷電機安裝在壓電陶瓷安裝座上；所述驅動端傳動鉸鏈由相互垂直的活動支鏈與固定支鏈組成，活動支鏈方向垂直于安裝平臺，活動支鏈中部具有兩條運動方向相互垂直的柔性鉸鏈，活性支鏈末端連接在壓電陶瓷電機上，固定支鏈的末端固定矩形框體的頂框側面，壓電陶瓷電機的驅動方向垂直于矩形安裝平臺；用于固定激光反射鏡片的激光反射鏡片固定板疊放在頂框上表面。所述的一種用于康普頓光源的柔性激光反射鏡架，其特征是所述激光反射鏡片固定板中心有一階梯狀圓形通孔，所述階梯狀圓形通孔的外側孔直徑小于待安裝的激光反射鏡片直徑，內側孔直徑大于激光反射鏡片直徑。本技術提供的柔性激光反射鏡架，應用了柔性鉸鏈機構作為經緯向角度的轉動機構，并以壓電陶瓷電機作為驅動機構，柔性鉸鏈機構與傳統的剛性機構相比，具有諸多優點，如：整體化設計和加工、可簡化結構、減小體積和質量、免于裝配、無間隙、無摩擦、運動位移分辨率高、免于潤滑，避免污染等。因此本技術提供的柔性激光反射鏡架結構簡單，空間尺寸小，免于潤滑，調節精度高，且適用于高真空環境使用。附圖說明圖1為本技術用于康普頓光源的柔性激光反射鏡架一種實施例的整體結構示意圖。圖2為本技術用于康普頓光源的柔性激光反射鏡架一種實施例的柔性架體結構示意圖。圖3為本技術用于康普頓光源的柔性激光反射鏡架一種實施例的驅動端傳動鉸鏈的結構示意圖。圖4為本技術用于康普頓光源的柔性激光反射鏡架一種實施例的調節方式示意圖。圖中，1、底座，2、壓電陶瓷電機，3、壓電陶瓷電機安裝座，4、驅動端傳動鉸鏈，5、激光反射鏡片固定板，6、激光反射鏡片，7、柔性架體，41、CCD相機，42、YAG熒光靶，43、激光。具體實施方式下面結合具體實施例及附圖進一步詳細闡述本技術。本技術設計的用于康普頓光源的柔性激光反射鏡架(以下簡稱柔性鏡架，參見圖1-3)一種實施例的總體結構如圖1所示，柔性架體的結構如圖2所示，驅動端傳動鉸鏈的結構如圖3所示，調節方式示意圖如圖4所示。本技術柔性鏡架的特征在于該柔性鏡架包括底座1、壓電陶瓷電機2、壓電陶瓷電機安裝座3、驅動端傳動鉸鏈4、激光反射鏡片固定板5和柔性架體7；所述底座頂部形成與水平面成一定夾角的矩形安裝平臺，所述柔性架體安裝在安裝平臺上，柔性架體由柔性鉸鏈連接的層疊矩形框體構成，所述矩形框體從底部到頂部依次為底框、中間底框、中間框、中間頂框和頂框，中間底框、中間框和中間頂框上下表面連接的柔性鉸
鏈的運動方向相互垂直，底框與中間底框之間的柔性鉸鏈的運動方向和中間框與中間頂框之間的柔性鉸鏈的運動方向相同，頂框與中間頂框之間的柔性鉸鏈的運動方向和中間框與中間底框之間的柔性鉸鏈的運動方向相同；所述壓電陶瓷電機安裝座位于安裝平臺兩相鄰側面，壓電陶瓷電機安裝在壓電陶瓷安裝座上；所述驅動端傳動鉸鏈由相互垂直的活動支鏈與固定支鏈組成，活動支鏈方向垂直于安裝平臺，活動支鏈中部具有兩條運動方向相互垂直的柔性鉸鏈，活性支鏈末端連接在壓電陶瓷電機上，固定支鏈的末端固定矩形框體的頂框側面，壓電陶瓷電機的驅動方向垂直于矩形安裝平臺；用于固定激光反射鏡片6的激光反射鏡片固定板疊放在頂框上表面本技術提供的一種用于康普頓光源的柔性激光反射鏡架(以下簡稱柔性激光反射鏡架)的調節過程如下：1)入射的激光43經激光反射鏡片6的反射將改變方向射出；2)反射出的激光會在遠處YAG熒光靶42上形成光斑，YAG熒光靶42上帶有刻度，通過CCD相機41采集光斑的位置信息并反饋到柔性激光反射鏡架，柔性激光反射鏡架根據反饋的信息使壓電陶瓷電機2作出調整動作，壓電陶瓷電機2將給驅動端傳動鉸鏈2一定的推力或拉力(以下統稱作驅動力)，因此驅動端傳動鉸鏈將對柔性架體產生相應的驅動力。柔性架體在驅動力作用下會在柔性鉸鏈處發生相應經度和緯度方向上的彈性形變。與柔性架體7頂框上表面貼合安裝的激光反射鏡片6則會相應在經度和緯度方向發生偏轉，激光43經激光反射鏡片6反射后在YAG熒光靶42上產生的光斑位置也會相應發生變化，從而達到調節激光束的目的，使激光束與高能電子束準確碰撞。分析表明，本技術設計的柔性鏡架結構簡單，空間尺寸小，免于潤滑，經、緯度調節范圍均可達1°，調節精度可達1×10-4°，在利用康普頓效應獲取γ光源過程中，對實現激光束與電子束的精本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于康普頓光源的柔性激光反射鏡架，其特征在于所述柔性激光反射鏡架包括底座、壓電陶瓷電機、壓電陶瓷電機安裝座、驅動端傳動鉸鏈、激光反射鏡片固定板和柔性架體；所述底座頂部形成與水平面成一定夾角的矩形安裝平臺，所述柔性架體安裝在安裝平臺上，柔性架體由柔性鉸鏈連接的層疊矩形框體構成，所述矩形框體從底部到頂部依次為底框、中間底框、中間框、中間頂框和頂框，中間底框、中間框和中間頂框上下表面連接的柔性鉸鏈的運動方向相互垂直，底框與中間底框之間的柔性鉸鏈的運動方向和中間框與中間頂框之間的柔性鉸鏈的運動方向相同，頂框與中間頂框之間的柔性鉸鏈的運動方向和中間框與中間底框之間的柔性鉸鏈的運動方向相同；所述壓電陶瓷電機安裝座位于安裝平臺兩相鄰側面，壓電陶瓷電機安裝在壓電陶瓷安裝座上；所述驅動端傳動鉸鏈由相互垂直的活動支鏈與固定支鏈組成，活動支鏈方向垂直于安裝平臺，活動支鏈中部具有兩條運動方向相互垂直的柔性鉸鏈，活性支鏈末端連接在壓電陶瓷電機上，固定支鏈的末端固定矩形框體的頂框側面，壓電陶瓷電機的驅動方向垂直于矩形安裝平臺；用于固定激光反射鏡片的激光反射鏡片固定板疊放在頂框上表面。

【技術特征摘要】
1.一種用于康普頓光源的柔性激光反射鏡架，其特征在于所述柔性激光反射鏡架包括底座、壓電陶瓷電機、壓電陶瓷電機安裝座、驅動端傳動鉸鏈、激光反射鏡片固定板和柔性架體；所述底座頂部形成與水平面成一定夾角的矩形安裝平臺，所述柔性架體安裝在安裝平臺上，柔性架體由柔性鉸鏈連接的層疊矩形框體構成，所述矩形框體從底部到頂部依次為底框、中間底框、中間框、中間頂框和頂框，中間底框、中間框和中間頂框上下表面連接的柔性鉸鏈的運動方向相互垂直，底框與中間底框之間的柔性鉸鏈的運動方向和中間框與中間頂框之間的柔性鉸鏈的運動方向相同，頂框與中間頂框之間的柔性鉸鏈的運動方向和中間框與中間底框之間的柔性鉸鏈的運動方向相同...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉今越，任東城，郭志紅，任志斌，劉佳斌，李洋，
申請(專利權)人：河北工業大學，
類型：新型
國別省市：天津;12