本发明专利技术涉及一种等离子体诊断用显微镜调焦装置及其应用，该装置包括L型支架、一维调节平移台、U型支架、波纹管、向心关节轴承、指向调节器，U型支架、一维调节平移台、L型支架依次连接，主筒的一端与CCD探测器连接，另一端依次穿过指向调节器、U型支架、向心关节轴承、波纹管、L型支架后与物镜连接；该应用为，将调焦装置安装在靶腔法兰上，并调节靶的姿态和激光发生器，使激光的聚焦点对准靶；调节指向调节器使物镜指向靶，并调整物镜到靶的距离；将靶腔抽成真空状态并进行打靶实验。与现有技术相比，本发明专利技术可以在靶腔外面调节处于真空状态的靶腔内部物镜的轴向平移和指向，且调焦精度高、效率快，还能保护CCD探测器像元。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及成像系统的装调领域，尤其是涉及一种等离子体诊断用显微镜调焦装置及其应用。
技术介绍
在等离子体诊断实验中，Schwarzschild(施瓦兹希尔德)成像系统工作在极紫外波段，所以成像系统的光路必须处于真空环境。在每次实验抽真空过程中，由于大气压的影响，诊断装置的真空腔会向中心收缩，并且物理靶也会产生少量的偏移。所以，在抽真空结束后要重新精确调节成像系统，使其最佳物点与实验用的物理靶重合。这就需要建立一套能够对真空中的物镜进行指向和轴向精确调节的调焦装置。另外，诊断实验对Schwarzschild显微镜的成像性能要求为在2mm视场内实现5 μ m的分辨率。为达到实验对成像分辨率的要求，靶点沿物镜光轴方向偏离成像系统最佳物点的允许量为15 μ m，垂 轴方向允许的偏离量为O. 1mm，所以，该调焦装置的精度至少要达到轴向15 μ m，垂轴方向O. Imm0目前，美国国家点火装置NIF上的诊断系统普遍采用DM装置结合靶场观测设备将成像系统送到真空腔内指定的位置。该设备可以提供NIF靶室内激光聚变实验各种诊断设备搭载功能，以及精确径向定位、指向和装调的装置，使诊断设备在不破坏靶室系统真空的情况下更换诊断包。该装置可以搭载最大直径为300_，长3m的诊断设备，其轴向定位精度为±250μπι;垂直光轴方向定位精度为±25μπι，角度指向调节量为±2°。DM在轴向的定位精度为±250 μ m，该精度能够满足绝大部分诊断设备的精度要求，但是，本专利技术所描述的正入射结构的Schwarzschild显微镜具有较大的数值孔径,在波长一定的情况下，其景深小，仅为15 μ m,显然DM的轴向精度无法满足要求。而且，DIM结构极为复杂，目前我国还没有研制出应用在强激光诊断装置上的类似设备。目前，在国内强激光装置上与诊断系统配套的调焦装置均是在抽真空之前对成像系统进行调节，无法在抽真空结束后再对整套成像系统进行调节，这就无法消除抽真空过程中靶腔的收缩对系统瞄准精度产生的影响。另外，针对强激光诊断装置上所应用的诊断成像设备，传统的调焦方法是确定物点到成像系统物镜的距离，而采用调节系统的CCD探测器像面的位置，使像距满足已经确定的物距要求。对于这种调焦方法而言，若成像系统的景深较大，也就是说系统对物距的要求不太严格的情况下，采用上述的调焦方法是可行的。但是，对于Schwarzschild显微镜，其景深仅为15 μ m，要保证真空腔中一点与物镜的距离达到15 μ m的精度是比较困难的。Schwarzschild显微镜的放大倍率为10,所以其焦深为景深的100倍,即I. 5mm,通过机械件完全能够达到这个精度。所以，采用固定像距调节物距的方法，并结合精密的一维调节平移台(调节精度可达5 μ m)，可以显著提高成像系统的调焦精度
技术实现思路
本专利技术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可以在靶腔外面调节处于真空状态的靶腔内部物镜的轴向平移和指向，且调焦精度高、效率快，还能保护CCD探测器像元的有利于提高调焦的精度和效率等离子体诊断用显微镜调焦装置及其应用。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现一种等离子体诊断用显微镜调焦装置，用于调节成像系统的物镜与物点之间的距离，所述的成像系统包括靶腔法兰、物镜、主筒、CXD探测器；其特征在于，该装置包括L型支架、带滑动块的一维调节平移台、U型支架、波纹管、向心关节轴承、指向调节器，所述的L型支架与靶腔法兰连接，所述的一维调节平移台设置在L型支架上，所述的U型支架固定设置在一维调节平移台的滑动块上，该U型支 架的一端与向心关节轴承固定连接，另一端与指向调节器固定连接，所述的波纹管的一端与L型支架连接，另一端与U型支架连接，所述的主筒的一端与CXD探测器通过法兰连接，另一端依次穿过指向调节器、U型支架、向心关节轴承、波纹管、L型支架后与物镜通过法兰连接，所述的向心关节轴承通过轴承连接件与主筒连接，所述的轴承连接件一端与主筒焊接，另一端通过螺钉与向心关节轴承连接。该装置还包括真空闸板阀，该真空闸板阀通过法兰与主筒连接。所述的一维调节平移台为方轨一维梯形丝杠调节平移台。所述的指向调节器驱动主筒沿两垂直的方向调节移动。一种如权利要求I所述的等离子体诊断用显微镜调焦装置的应用，其特征在于，该应用包括以下步骤1)将物镜安装在调焦装置的主筒上，并将整套调焦装置安装在强激光装置的靶腔的靶腔法兰上；2)依靠两台位于靶腔外面的监视器，调节靶的姿态和激光发生器，使激光的聚焦点精确对准位于靶腔内部的靶；3)通过指向调节器驱动主筒，以向心关节轴承为主筒的支撑点，使物镜精确指向靶；4)通过一维调节平移台驱动调节U型支架，带着物镜平动，调整物镜到靶的距离；5)将靶腔抽成真空状态，抽空过程中随时调节指向调节器和一维调节平移台；6)进行打靶实验，通过CCD探测器采集激光打靶产生的等离子体辐射经物镜所成的像。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点I.采用设计的主筒来保证成像系统的像距(因为目前国内机械加工精度可以做到10 μ m，所以靠机械加工精度来保证主筒的长度精度，即保证成像系统物镜到CXD探测器的距离)，即使CCD探测器的像面保持在成像物镜的焦深范围内，通过调焦装置来调节成像物镜与物点之间的距离，使物距精度满足成像系统景深的要求，相对于传统的固定物距，调节像面与系统间距的方法可以将成像系统与物点对准的精度提高100倍。2.该专利技术中所述的调焦装置采用一维调节平移台沿轴向调节系统，指向调节器实现对系统指向的调节，实现了轴向平移调节和指向调节的非联动，两者互不影响，有利于提高调焦的精度和效率。3.本专利技术采用波纹管密封，并提供软连接，整套调焦装置安装在强激光装置靶腔的法兰上，物镜处于靶腔内部，因此，该专利技术可以在靶腔外面调节处于真空状态的靶腔内部物镜的轴向平移和指向。4.采用真空闸板阀隔断靶腔与CCD探测器之间的气流，在对真空状态的靶腔进行放气前关闭真空闸板阀，这样CCD探测器仍处于真空状态，这有利于对CCD探测器像元的保护。附图说明图I为本专利技术应用状态的结构示意图；图2为本专利技术与物镜连接的结构示意图。图中I为物镜、2为祀腔、3为L型支架、4为波纹管、5为向心关节轴承、6为主筒、7为真空闸板阀、8为指向调节器、9为CCD探测器、10为带滑动块的一维调节平移台、11为U型支架、12为靶腔法兰、13为靶、14为监视器、15为激光。图I中X、y为坐标轴，z方向垂直平面xoy。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。 实施例激光等离子体诊断就是利用超强激光15辐照物理靶13，产生等离子体并辐射极紫外光，利用成像系统(本专利技术中的Schwarzschild成像物镜I)对福射极紫外光的物理革巴进行成像。如图I、图2所示，一种等离子体诊断用显微镜调焦装置，用于调节成像系统的物镜与物点之间的距离，成像系统包括靶腔法兰12、物镜I、主筒6、CXD探测器9。在该成像系统的调焦装置中，物镜I与调焦装置(图I中虚线框内)采用法兰连接的方式。调焦装置安装在靶腔法兰12上，物镜I伸入靶腔2内部，靶腔中为真空环境(因为Schwarzschild成像系统工作波长为极紫外，而大气对极紫外光的吸收很严重，所以靶腔内必须是真空状态)。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种等离子体诊断用显微镜调焦装置，用于调节成像系统的物镜与物点之间的距离，所述的成像系统包括靶腔法兰、物镜、主筒、CCD探测器；其特征在于，该装置包括L型支架、带滑动块的一维调节平移台、U型支架、波纹管、向心关节轴承、指向调节器，所述的L型支架与靶腔法兰连接，所述的一维调节平移台设置在L型支架上，所述的U型支架固定设置在一维调节平移台的滑动块上，该U型支架的一端与向心关节轴承固定连接，另一端与指向调节器固定连接，所述的波纹管的一端与L型支架连接，另一端与U型支架连接，所述的主筒的一端与CXD探测器通过法兰连接，另一端依次穿过指向调节器、U型支架、向心关节轴承、波纹管、L型支架后与物镜通过法兰连接，所述的向心关节轴承通过轴承连接件与主筒连接，所述的轴承连接件一端与主筒焊接，另一端通过螺钉与向心关节轴承连接。2.根据权利要求I所述的一种等离子体诊断用显微镜调焦装置，其特征在于，该装置还包括真空闸板阀，该真空闸板阀通过法兰与主筒连接...
【专利技术属性】
技术研发人员：王新，穆宝忠，王占山，伊圣振，黄怡，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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