專利名稱：用于軟x射線變間距平面光柵單色儀的偏心軸系的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學(xué)精密機械測量技術(shù)領(lǐng)域，它是直接應(yīng)用在同步輻射軟X射線平面光柵單色儀轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)設(shè)計中的一種獨特偏心軸系。
在同步輻射軟X射線波段內(nèi)凡是由平面鏡和平面光柵(或變間距平面光柵)所組成的單色儀系統(tǒng)中，兩個光學(xué)元件的轉(zhuǎn)動軸系均為分離式的兩套軸系，以此實現(xiàn)單色儀的平面反射鏡和平面光柵的掃描(轉(zhuǎn)動)功能，如工作波段較寬時，則需二塊以上的平面光柵，這時的軸系設(shè)計還需考慮光柵平移時所必須附加的轉(zhuǎn)軸。以上軸系特性請見分離式軸系結(jié)構(gòu)圖。對于變間距平面光柵單色儀設(shè)計中完全可以延續(xù)已有的軸系設(shè)計，即采用分離式軸系。
由于波長(能量)掃描精度的要求，一般在物理設(shè)計中對兩個轉(zhuǎn)軸系的相互平行性和其軸間距以及每個單獨軸系的同軸度都有較高要求，為保證上述各精度要求，目前分離式雙軸系結(jié)構(gòu)及其相應(yīng)的調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)都復(fù)雜于偏心軸系。至今在國外文獻(xiàn)資料上及國內(nèi)同行設(shè)計中尚未發(fā)現(xiàn)同該發(fā)明創(chuàng)造類似的軸系結(jié)構(gòu)。
為了克服分離式雙軸系結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點，本發(fā)明提供了一種比容易滿足物理設(shè)計要求的用于軟X射線變間距平面光柵單色儀的偏心軸系。
根據(jù)單色儀的物理設(shè)計要求，平面鏡(Pm)與光柵(G)兩轉(zhuǎn)軸既應(yīng)在一個垂直平面內(nèi)，且兩個軸間距在一般條件下均＜15mm。在如此小的軸間距內(nèi)，兩側(cè)軸端距(指支臂3的跨度)也應(yīng)盡量保持小的空間距離條件下，偏心軸系是一種比較合適的軸結(jié)構(gòu)方案，該軸系只需一對軸孔，容易保證同軸度，至于軸線的平度性，只要單個偏心軸體的軸線(即Pm與G軸線)保證加工精度就可以使軸系的軸線平行度控制在設(shè)計要求以內(nèi)。單個偏心軸體在車床上加工時，只要在工藝上設(shè)計好胎具，很容易保證＜0.05mm的加工精度。這樣，偏心軸系既保證了在兩個平面內(nèi)的軸線平行度和軸間距尺寸精度要求，同時也壓縮了軸系所需空間，使整個軸系結(jié)構(gòu)簡單且緊湊。
本發(fā)明是以安裝在支架(Frame)軸孔上的軸體O為偏心軸的主軸體，在該主軸體上分別向內(nèi)、外伸出一對偏心軸，即平面反射鏡(Pm)轉(zhuǎn)軸和光柵(G)轉(zhuǎn)軸，以上Pm、O、G三體構(gòu)成一個完整的偏心軸體，與對稱的另一側(cè)偏心軸體構(gòu)成變間距平面光柵單色儀的偏心軸系統(tǒng)。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中1為搖臂，2為Pm軸承座，3為支臂，4為光柵導(dǎo)軌座，5為G軸承座，6為支架，7為G不銹鋼軸承，8為主軸體O定位銷釘，10為主軸體，12為Pm不銹鋼軸承，13為平面鏡(Pm)軸，9為光柵(G)軸，14為瞄準(zhǔn)軸，11為主軸體定位凸緣，15為偏心軸體。
本發(fā)明主要由偏心軸體15，支架6，搖臂1等幾部分組成，偏心軸體15安裝在支架6上，支架6有兩個(左、右)支臂3，偏心軸體15固定在支臂3上，兩個偏心軸體15在左、右支臂3上形成對稱結(jié)構(gòu)。每一側(cè)的偏心軸體15同平面鏡、光柵相關(guān)結(jié)構(gòu)的連接形式完全相同。
圖2為偏心軸體15的結(jié)構(gòu)主視圖。
圖3為偏心軸體15結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖4為偏心軸體15結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
偏心軸體15包括有主軸體10，平面鏡Pm軸13，光柵G軸9，瞄準(zhǔn)軸14，主軸體10的軸向定位凸緣11。在主軸體10的兩側(cè)分別有平面鏡Pm軸13和光柵G軸9，為了同支架6固定，在主軸體10和平面鏡Pm軸13之間有軸向定位凸緣11，同孔上的止口配合并軸上定位。在平面鏡Pm軸13的一端有一個直徑小于平面鏡Pm軸13的瞄準(zhǔn)軸14。
偏心軸體15中的主軸體10，平面鏡Pm軸13，光柵G軸9，在圖2所示的主視圖中，三者的軸線互相平行，其軸間距按物理設(shè)計要求而定。在圖3所示的俯視圖中，三者的軸線在一個平面內(nèi)。
圖5為本發(fā)明偏心軸體15與支臂3的連接結(jié)構(gòu)圖。
本發(fā)明支架6上有兩個對稱的支臂3，偏心軸體15安裝在支臂3上，通過主軸體10和定位凸緣11同支臂3固定連接。偏心軸體15調(diào)等高后用銷釘8定位。
本發(fā)明的光柵導(dǎo)軌座4與G軸承座5連接，G軸承座5通過一對軸承7安裝在光柵G軸9上，使得光柵導(dǎo)軌座等光柵結(jié)構(gòu)可以繞光柵G軸轉(zhuǎn)動。Pm軸承座2通過一對軸承12安裝在平面鏡Pm軸上，搖臂1與Pm軸承座2定位連接后再與反射鏡結(jié)構(gòu)連接，使得反射鏡結(jié)構(gòu)可以繞平面鏡Pm軸旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的搖臂1是用螺釘連接Pm軸承座5，和反射鏡結(jié)構(gòu)的一個過渡件。而光柵導(dǎo)軌座是連接G軸承座和光柵結(jié)構(gòu)的一個過渡件。
本發(fā)明按物理設(shè)計要求偏心軸體的Pm與G軸線在圖面內(nèi)的平行度＜0.02°(36角秒)。對于一個跨度為230mm的偏心軸系來說，此角精度相當(dāng)于線量的位置公差為0.08mm，如果支架(Frame)上的二個軸孔用座標(biāo)鏜鏜孔，其精度控制在0.005mm以內(nèi)是容易做到的，而對于偏心軸體中Pm和G軸線的平行度控制在0.03以內(nèi)也是容易做到的。因此，整個偏心軸系中Pm與G軸線的平行度只靠加工保證，而無需另外的人工調(diào)節(jié)。相反，對于分離式的軸系來說，除加工精度有要求外，尚需人工調(diào)節(jié)才能做到平行度＜0.08mm，而且需較多的調(diào)節(jié)時間。這種平行度要求，在實際技術(shù)設(shè)計中，在兩個方向的平面內(nèi)都提出了相同精度的要求。這樣，對分離式軸系的調(diào)節(jié)就更加困難，至于軸間距14.3±0.2(本工程中的物理設(shè)計要求)，在偏心軸體加工中可以做到＜±0.05，而分離式軸系對此要求，同樣靠加工再加調(diào)節(jié)方可控制±0.2的偏差要求。
權(quán)利要求
1.一種用于同步輻射軟X射線變間距平面光柵單色儀的偏心軸系，包含有支架6，搖臂1等，其特征是在支架6上安裝有偏心軸體15，偏心軸體15由主軸體10、Pm平面鏡軸13和G光柵軸9構(gòu)成，以主軸體10為偏心主軸，分別向內(nèi)、外伸出一Pm平面鏡軸13和G光柵軸9，構(gòu)成一個完整的偏心軸體，與對稱的另一側(cè)偏心軸體構(gòu)成變間距平面光柵單色儀的偏心軸系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于軟X射線變間距平面光柵單色儀的偏心軸系，其特征是支架6上有左、右支臂3，偏心軸體15通過主軸體10固定在左、右支臂3上，兩偏心軸體調(diào)等高后用銷釘8定位。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于軟X射線變間距平面光柵單色儀的偏心軸系，其特征是在主軸體10和Pm平面鏡軸13之間有軸向定位凸緣11，同支臂3軸孔上的止口配合并軸向定位。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于軟X射線變間距平面光柵單色儀的偏心軸系，其特征是光柵導(dǎo)軌座4與G軸承座5連接，G軸承座5通過不銹鋼軸承安裝在光柵G軸9上；Pm軸承座2通過不銹鋼軸承安裝在Pm軸上；搖臂1與Pm軸承座2定位連接后再同反射鏡結(jié)構(gòu)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及光學(xué)精密機械儀器設(shè)備中的一種軸系機構(gòu),是直接應(yīng)用在同步輻射軟X射線平面光柵單色儀轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)設(shè)計中的偏心軸系。本發(fā)明是以安裝在支架軸孔上的軸體為偏心軸的主軸體,在其上分別向內(nèi)、外伸出一對偏心軸,即平面鏡和光柵轉(zhuǎn)軸,三體構(gòu)成一個完整的偏心軸體,與對稱的另一側(cè)偏心軸體構(gòu)成變間距平面光柵單色儀的偏心軸系統(tǒng),其兩個偏心軸(Pm與G軸)相對主軸體軸線的偏心距取決于物理設(shè)計要求。本發(fā)明既容易保證在兩個平面內(nèi)的軸線的平行度和軸間尺寸的精度要求,也可壓縮軸系所需空間,使結(jié)構(gòu)簡單緊湊。
文檔編號G01J3/12GK1363824SQ01102739
公開日2002年8月14日 申請日期2001年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月4日
發(fā)明者邵景鴻 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所