WolterI型X射线聚焦镜内壁高精度检测方法技术

WolterI型X射线聚焦镜内壁高精度检测方法，属于X射线聚焦镜内壁非接触检测技术领域。包括以下步骤：S5.用激光自准直仪确定镜筒主轴回转和垂直轴的偏心量、记录；S6.调整X位移台、长距离干涉测头和聚焦型短距离干涉测头到合适的位置，使其处于有效工作范围内；S7.控制高精度气浮主轴带动长距离干涉测头和聚焦型短距离干涉测头旋转一周，测量此处截面圆度；S8.移动升降导轨，根据需要测量多个截面圆度；S9.实时调整X位移台位置，通过控制升降导轨测量母线精度；S10.控制高精度气浮主轴旋转到一定角度，测量多条母线精度；S11.分析测量数据，得到镜筒内壁的面形精度。本发明专利技术可实现镜片内壁轴向和圆周方向的轮廓测量。壁轴向和圆周方向的轮廓测量。壁轴向和圆周方向的轮廓测量。

【技术实现步骤摘要】
WolterI型X射线聚焦镜内壁高精度检测方法


[0001]本专利技术属于X射线聚焦镜内壁非接触检测
，具体涉及一种WolterI型X射线聚焦镜内壁高精度检测方法。

技术介绍

[0002]为研究观测黑洞、中子星等天体的高能辐射新现象，以美国为首的多个国家和地区的天文台和空间中心已向太空发射十余颗X射线天文卫星。1952年德国物理学家Hans Wolter设计满足阿贝正弦条件的掠入射的三种Wolter型X射线聚焦望远镜，称为Wolter I II III型聚焦望远镜。Wolter
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型X射线望远镜由抛物面内反射镜和双曲面内反射镜构成，其优点是可多层嵌套，有利于弱源观测，也是目前X射线望远镜最常见的一种类型。中国预计2026年发射的下一代旗舰级X射线天文卫星—增强型X射线时变与偏振探测(eXTP)空间天文台。eXTP计划配置4种有效载荷，其中能谱测量X射线聚焦望远镜阵列(Spectroscopic Focusing Array,SFA)和偏振测量X射线聚焦望远镜阵列(Polarimetry Focusing Array,PFA)分别由配置不同焦平面探测器的9组和4组焦距5.25m、口径500mm的聚焦望远镜阵列构成。为了增大望远镜有效测量面积，X射线聚焦望远镜均采用多层薄壁结构嵌套式设计，同时由于eXTP的主要载荷为13组，共计645片镜片，那么批量生产出超薄大尺寸高精度的镜片后，如何快速高精度检测镜片内壁的面形成为了关键环节。快速高精度检测镜片内壁的面形，进而反馈指导优化镜片的制造工艺是目前亟待解决的问题。因此，聚焦镜镜片内壁的高精度快速检测是需要重点考虑的因素。X射线聚焦镜片通过复制加工的方法制作而成，其复制加工主要的加工工艺流程包括模具化学镀镍磷合金、模具超精密加工、模具镀膜、电铸镍基体以及复制、装调、检测，检测是聚焦镜生产的关键环节之一，是保证聚焦镜片精度的关键过程。复制后的镜片为薄壁零件，其内表面为X射线聚焦镜工作表面。因此，为了检验模具复制过程是否成功以及镜片是否满足使用要求，需要对复制的镜片进行内表面测量。聚焦望远镜镜片集成检测是卫星项目的极为关键的一个环节，为达到聚焦望远镜阵列指标要求的工作能区、收集面积以及角分辨率等要求，需要将#1
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45，长度600mm，直径大小不同，最大直径500mm的聚焦镜镜片装调在一起，而其中表面粗糙度要求为0.5nm，面形精度要求为0.2μm，最薄的镜片厚度仅为0.2mm，极易发生变形，这种技术指标是极难实现和完成的，因此对检测系统的精准性和稳定性都提出了较高要求。由于光学面为镜壳的内表面，现有的通用测量仪器无法对其面形精度直接检测。传统的测量方法精度差、效率低，无法满足快速高精度的检测需求，同时极易造成大尺寸超薄镜片变形，无法保证无损检测。

技术实现思路

[0003]本专利技术为了解决上述现有技术的不足，进而提供一种X射线聚焦镜内壁高精度检测方法；用于保证大批量镜片内壁的检测精度，确保大尺寸超薄镜片低变形的同时提高检测效率。
[0004]本专利技术所采取的技术方案是：WolterI型X射线聚焦镜内壁高精度检测方法，包括
以下步骤：
[0005]S1.取来待检测的镜筒；
[0006]S2.悬吊镜筒；通过检测装置的主动吊装装置实现；
[0007]S3.调整镜片位姿：由通过检测装置的主动吊装装置调整；
[0008]S4.调整精密调平调心工作台位姿：由通过检测装置的XY平移台调整；
[0009]S5.用激光自准直仪确定镜筒主轴回转和垂直轴的偏心量、记录；
[0010]S6.调整X位移台、长距离干涉测头和聚焦型短距离干涉测头到合适的位置，使其处于有效工作范围内；
[0011]S7.控制高精度气浮主轴带动长距离干涉测头和聚焦型短距离干涉测头旋转一周，测量此处截面圆度；
[0012]S8.移动升降导轨，根据需要测量多个截面圆度；
[0013]S9.高精度气浮主轴4不动，实时调整X位移台位置，通过控制升降导轨测量母线精度；
[0014]S10.控制高精度气浮主轴旋转到一定角度，测量多条母线精度；
[0015]S11.分析测量数据，得到镜筒内壁的面形精度；
[0016]S12.检测下一个镜筒。
[0017]本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
[0018]本专利技术针对现有的通用测量仪器无法对WolterI型X射线聚焦镜内壁的面形精度进行直接检测，根据X射线聚焦镜的形状特点，使用自己开发的纳米级内表面面形测量仪器，是以超精密气浮转台和高精度立柱导轨为基准的转台式结构，可实现镜片内壁轴向和圆周方向的轮廓测量。同时镜片悬挂采用主动力控制快速检测方法，16路主动悬挂调节力平衡，多通道的闭环控制系统，实时读取拉力传感器的拉力值，保证每个吊线上的力大小相等及测量过程中薄壁镜片处于自由状态。实现了检测工艺的一致性和可靠性，保证了检测过程中镜片的低变形、高精度，提高了检测效率，达到了降本增效的效果。
附图说明
[0019]图1是本专利技术流程图；
[0020]图2是本专利技术结构示意图；
[0021]图3是本专利技术检测装置主视图；
[0022]图4是本专利技术测量装置安装示意图；
[0023]图5是本专利技术圆度误差测量机构结构示意图；
[0024]图6是本专利技术圆度误差测量机构主视图；
[0025]图7是本专利技术廓误差测量机构结构示意图；
[0026]图8是本专利技术主动吊装装置结构示意图；
[0027]图9是本专利技术吊装机构结构示意图；
[0028]图10是本专利技术吊装机构结构示意图二；
[0029]其中：1、支架；2、镜筒；3、测量装置；4、高精度气浮主轴；5、XY平移台；6、主动吊装装置；11、花岗岩台面；12、高精度花岗岩立柱；31、圆度误差测量机构；311、球形反射镜；312、激光自准直仪；32、轮廓误差测量机构；321、长距离干涉测头；322、平面反射镜；323、聚
焦型短距离干涉测头；324、X位移台；33、升降导轨；34、精密调平调心工作台；61、吊装盘；62、吊装机构；63、吊绳；621、丝杠驱动机构；623、刀口支撑部；624、力传感器；625、杠杆；626、配重块；627、音圈电机。
具体实施方式
[0030]参照图1所示，WolterI型X射线聚焦镜内壁高精度检测方法，包括以下步骤：
[0031]S1.取来待检测的镜筒2；
[0032]S2.悬吊镜筒2；通过检测装置的主动吊装装置6实现；
[0033]S3.调整镜片位姿：由通过检测装置的主动吊装装置6调整；
[0034]S4.调整精密调平调心工作台34位姿：由通过检测装置的XY平移台5调整；
[0035]S5.关闭检测间的所有光源，用激光自准直仪312确定镜筒2主轴回转和垂直轴的偏心量、记录；
[0036]S6.调整X位移台324、长距离干涉测头321和聚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种WolterI型X射线聚焦镜内壁高精度检测方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.取来待检测的镜筒(2)；S2.悬吊镜筒(2)；通过检测装置的主动吊装装置(6)实现；S3.调整镜片位姿：由通过检测装置的主动吊装装置(6)调整；S4.调整精密调平调心工作台(34)位姿：由通过检测装置的XY平移台(5)调整；S5.用激光自准直仪(312)确定镜筒(2)主轴回转和垂直轴的偏心量、记录；S6.调整X位移台(324)、长距离干涉测头(321)和聚焦型短距离干涉测头(323)到合适的位置，使其处于有效工作范围内；S7.控制高精度气浮主轴(4)带动长距离干涉测头(321)和聚焦型短距离干涉测头(323)旋转一周，测量此处截面圆度；S8.移动升降导轨(33)，根据需要测量多个截面圆度；S9.高精度气浮主轴(4)不动，实时调整X位移台(324)位置，通过控制升降导轨(33)测量母线精度；S10.控制高精度气浮主轴(4)旋转到一定角度，测量多条母线精度；S11.分析测量数据，得到镜筒(2)内壁的面形精度；S12.检测下一个镜筒(2)。2.根据权利要求1所述的WolterI型X射线聚焦镜内壁高精度检测方法，其特征在于：所述检测装置，包括支架(1)、测量装置(3)、高精度气浮主轴(4)、XY平移台(5)及主动吊装装置(6)；所述主动吊装装置(6)通过支架(1)支撑，用于吊起镜筒(2)，所述测量装置(3)用于侧面镜筒(2)的圆度误差和轮廓误差，测量装置(3)安装在高精度气浮主轴(4)上，由高精度气浮主轴(4)带动其旋转测量，所述高精度气浮主轴(4)安装在XY平移台(5)上，所述XY平移台(5)安装在支架(1)上。3.根据权利要求2所述的WolterI型X射线聚焦镜内壁高精度检测方法，其特征在于：所述测量装置(3)包括圆度误差测量机构(31)、轮廓误差测量机构(32)、升降导轨(33)及精密调平调心工作台(34)；所述圆度误差测量机构(31)和轮廓误差测量机构(32)均设置在镜筒(2)内，且均安装在升降导轨(33)的滑块上，所述升降导轨(33)安装在精密调平调心工作台(34)上，所述精密调平调心工作台(34)安装在高精度气浮主轴(4)上。4.根据权利要求3所述的WolterI型X射线聚焦镜内壁高精度检测方法，其特征在于：所述圆度误差测量机构(31)包括球形反射镜(311)及激光自准直仪(312)；所述球形反射镜(311)安装在升降导轨(33)的滑块上，为使球形反射镜(311)位于垂直Z轴的回转中心，在滑块上开设安装球形反射镜(311)的竖向通槽，所述激光自准直仪(312)的光束从下方入射到球形反射镜(311)上，然后反射的光线回到激光自准直仪(312)。5.根据权利要求4所述的WolterI型X射线聚焦镜内壁高精度检测方法，其特征在于：所述轮廓误差测量机构(32)包括长距离干涉测头(321)、平面反射镜(322)、聚焦型短距离干涉测头(323)及...

【专利技术属性】
技术研发人员：王波，廖秋岩，李铎，丁飞，薛家岱，乔政，吴言功，杨彦佶，陈勇，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：