診斷設備準直裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于成像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種診斷設備準直裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在慣性約束聚變、Z箍縮、高能密度物理、實驗室天體物理研究中，利用診斷設備對 目標物體開展成像實驗，是認識物體物理、化學性質(zhì)的基本手段。常用的診斷設備包括針 孔相機、分幅相機和條紋相機等。應用時必須實現(xiàn)目標物體、成像元件和診斷設備三者準 直，診斷設備才能獲取到有效數(shù)據(jù)。為了準確準直，針對不同的診斷設備通常需研制專門 的準直裝置。當前的準直裝置包括模擬靶、支撐機構(gòu)、成像元件多維調(diào)整臺、光學瞄準儀器 (如光學經(jīng)煒儀、或長焦顯微鏡、或平行光管、或內(nèi)調(diào)焦望遠鏡）及其多維調(diào)節(jié)支架等眾多部 件。名稱為《神光原型診斷設備：門控針孔分幅相機的研制》[白曉紅，等；光學精密工 程.19(2)，367-373(2011)]的文獻報道了分幅相機診斷設備的準直裝置與準直方法，其 準直過程至少包括兩個步驟：第一步，建立模擬靶、診斷設備記錄面和光學瞄準儀器間的基 準線，使光學瞄準儀器叉絲中心、模擬靶和診斷設備記錄面標識位置重合；第二步，調(diào)節(jié)成 像元件多維調(diào)整臺，使成像元件標識位置與叉絲中心重合。準直過程中需要準確定位模擬 靶的位置，并反復調(diào)整光學瞄準儀器的姿態(tài)，以建立基準線，然后反復調(diào)節(jié)成像元件多維調(diào) 整臺，使成像元件標識位置與基準線重合。
[0003] 如上所述的診斷設備傳統(tǒng)準直裝置，涉及部件多，準直過程工作強度大，需要多人 熟練配合操作；由于需要反復調(diào)校，耗時長，通常需花費2~4小時，嚴重制約準直效率。2012 年，美國國家點火裝置（NIF)甚至專門為此定制了一種名為"對面端口準直裝置"（0PAS)的 光學瞄準儀器，如名稱為《國家點火裝置的靶和診斷設備準直系統(tǒng)概述》[D.H.Kalantar， et;Proc.ofSPIE. 8505，850509(2012)]的文獻所述，其多維調(diào)節(jié)支架具有6個調(diào)整自 由度，使得準直成本迅速攀升，但準直原理不變，準直效率難以得到大幅改善。
[0004] 因工作現(xiàn)場限制導致上述光學瞄準儀器無法架設到診斷設備正對面時，現(xiàn)有的準 直裝置還需額外包括一塊反射鏡和反射鏡調(diào)節(jié)支架，如名稱為《MCP選通X射線皮秒分幅相 機在ICF中的應用》[成金秀，等.強激光與粒子束.8 (1)，73-77 (1996)]和名稱為《X 光分幅相機-平面鏡配接方法研究》[繆文勇，等·光子學報· 36(4)，750-753(2007)] 的文獻所述。由于準直光路為非直線路徑，額外增加了轉(zhuǎn)折光路的調(diào)校工作，基準線的建立 難度更高，準直過程耗時翻倍，必須要多人熟練配合操作。綜上所述，現(xiàn)有的準直裝置成本 高，操作難度大，準直效率低，在應用上受到極大限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)中準直裝置成本高、操作難度大、準直效率低的不足，本發(fā)明要 解決的技術(shù)問題是提供一種診斷設備準直裝置，本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問題是提供一種 診斷設備準直裝置的方法。
[0006] 本發(fā)明的診斷設備準直裝置采用的技術(shù)方案如下： 一種診斷設備準直裝置，其特點是，所述的準直裝置包括成像元件、成像節(jié)、波紋管、內(nèi) 筒、外筒、關(guān)節(jié)軸承、指向調(diào)節(jié)器、盲板、準直孔和激光器；其中，所述的盲板上設置有準直 孔，成像節(jié)設置有排氣孔；其連接關(guān)系是，所述的內(nèi)筒的外圍依次設置有波紋管、外筒，所述 的內(nèi)筒通過關(guān)節(jié)軸承套在外筒內(nèi)；內(nèi)筒的一端與成像節(jié)的大端固定連接，內(nèi)筒的另一端通 過內(nèi)筒法蘭與盲板的一面連接；成像節(jié)的小端連接有成像元件；激光器通過固定支架固定 在盲板的另一面上；所述的波紋管的一端與外筒的一端固定連接，另一端與成像節(jié)的大端 固定連接；所述的外筒的另一端通過外筒法蘭與指向調(diào)節(jié)器的一端連接；指向調(diào)節(jié)器的另 一端與內(nèi)筒接觸連接，用于驅(qū)動內(nèi)筒以關(guān)節(jié)軸承為支點轉(zhuǎn)動；所述的成像元件的中心、成像 節(jié)的中軸線、內(nèi)筒的中軸線、準直孔為同軸心設置。
[0007] 所述的指向調(diào)節(jié)器用于驅(qū)動內(nèi)筒沿兩正交方向擺動。
[0008] 所述的激光器為輸出可見光波段的點狀激光器。
[0009] 本發(fā)明的診斷設備準直裝置的方法，依次包括如下步驟： a.將外筒法蘭安裝到靶室上，目標物體置于靶室內(nèi)；將激光器、固定支架安裝在盲板 上，盲板通過定位銷安裝在內(nèi)筒法蘭上；調(diào)節(jié)激光器的姿態(tài)，使激光器發(fā)射出的準直激光依 次穿過準直孔、成像元件中心；調(diào)節(jié)指向調(diào)節(jié)器，驅(qū)動準直激光隨著內(nèi)筒沿兩正交方向擺 動，使激光器發(fā)射出的準直激光最終輻照到目標物體上。
[0010]b.將盲板拆除，將診斷設備通過定位銷安裝在內(nèi)筒法蘭上，利用定位銷實現(xiàn)診斷 設備的中心與盲板的中心重合，從而快速完成診斷設備的準直。
[0011] 所述的成像節(jié)的長度根據(jù)下式計算
式中，Q為成像節(jié)的長度，Μ為成像放大倍數(shù)，L為診斷設備靈敏面與目標物體之間的 距離，L2為診斷設備靈敏面與成像節(jié)的大端之間的距離。
[0012] 上述準直過程容易操作，通常足以在30分鐘內(nèi)完成，準直效率至少比現(xiàn)有技術(shù)高 3~11倍，實現(xiàn)了快速準直。
[0013] 本發(fā)明使用準直激光直觀演示基準線，因此無需使用光學瞄準儀器及其多維調(diào)節(jié) 支架建立虛擬的基準線，明顯節(jié)省了資源，降低了使用成本。準直裝置中所有法蘭端面的連 接為〇型密封圈連接，因此準直裝置能應用于真空中。指向調(diào)節(jié)器位于靶室外，因此能由單 人在靶室外操作準直裝置，避免人進入靶室內(nèi)作業(yè)，明顯降低了操作難度。本發(fā)明實現(xiàn)了診 斷設備簡單、快速、高效地準直。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明的診斷設備準直裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明裝置第一步準直時的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為圖2沿A-A線的剖視圖； 圖4為本發(fā)明裝置第二步準直時的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖中，1.目標物體 2.成像元件 3.成像節(jié) 4.波紋管 5.關(guān)節(jié)軸承 6.外筒 7.靶室法蘭8.外筒法蘭9.準直孔10.激光器11.固定支架12.盲板13.內(nèi)筒 法蘭14.靶室15.內(nèi)筒16.指向調(diào)節(jié)器17.準直激光18.診斷設備。
【具體實施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。標記全部 要出現(xiàn)。
[0016] 圖1為本發(fā)明的診斷設備準直裝置結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明裝置第一步準直時 的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為圖2沿A-A線的剖視圖，圖4為本發(fā)明裝置第二步準直時的結(jié)構(gòu)示意 圖。在圖1~圖4中，本發(fā)明的診斷設備準直裝置，包括成像元件2、成像節(jié)3、波紋管4、內(nèi)筒 15、外筒6、關(guān)節(jié)軸承5、指向調(diào)節(jié)器16、盲板12、準直孔9和激光器10 ;其中，所述的盲板12 上設置有準直孔9,成像節(jié)3設置有排氣孔；其連接關(guān)系是，所述的內(nèi)筒15的外圍依次設置 有波紋管4、外筒6,所述的內(nèi)筒15通過關(guān)節(jié)軸承5套在外筒6內(nèi)；內(nèi)筒15的一端與成像節(jié) 3的大端固定連接，內(nèi)筒15的另一端通過內(nèi)筒法蘭13與盲板12的一面連接；成像節(jié)3的 小端連接有成像元件2 ;激光器10通過固定支架11固定在盲板12的另一面上；所述的波 紋管4的一端與外筒6的一端固定連接，另一端與成像節(jié)3的大端固定連接；所述的外筒6 的另一端通過外筒法蘭8與指向調(diào)節(jié)器16的一端連接；指向調(diào)節(jié)器16的另一端與內(nèi)筒15 接觸連接，用于驅(qū)動內(nèi)筒15以關(guān)節(jié)軸承5為支點轉(zhuǎn)動；所述的成像元件2的中心、成像節(jié)3 的中軸線、內(nèi)筒15的中軸線、準直孔9為同軸心設置。
[0017] 本實施例中，激光器10為紅光點狀激光器(屬于可見光波段)，光斑大小不超過2 毫米，準直光線既能目視，也能供CCD采集。為便于安裝拆卸，激光器10的外形直徑小于 Φ30mm，外形長度小于100mm。
[0018] 本發(fā)明的具體實施包括兩個步驟，第一步是準直裝置與激光器連接，如圖2所示； 第