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端面超精密车削中的面型误差辨识技术研究

机床与液压 2022年第21期50卷 103-106页

作者：马善意杨辉赵宏鑫张彬滕凯冰北京航空精密机械研究所精密制造技术航空科技重点实验室北京100076

为分析超精密车削过程中典型干扰因素对面型精度的影响机制以及这些干扰因素所造成面型误差的特性,基于国产超精密机床Nanosys600对Al6061进行单点金刚石车削实验。通过切削-面型轮廓测量-面型轮廓滤波-分析的迭代过程,辨识和排查了加... 详细信息

为分析超精密车削过程中典型干扰因素对面型精度的影响机制以及这些干扰因素所造成面型误差的特性,基于国产超精密机床Nanosys600对Al6061进行单点金刚石车削实验。通过切削-面型轮廓测量-面型轮廓滤波-分析的迭代过程,辨识和排查了加工过程中的误差来源。在进行环境温度调控和更换导轨工作区域后,滤波后的面型轮廓波峰波谷差值由1510 nm降低到203 nm。

关键词：面型误差单点金刚石车削机床几何误差

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大曲率弧矢弯曲复合晶体的研制

光学精密工程 2010年第9期18卷 1930-1935页

作者：李中亮康乐赵飞云程显超徐朝银中国科学技术大学国家同步辐射实验室安徽合肥230029

为提升国家同步辐射实验室X射线吸收精细结构(NSRL-XAFS)的光束线性能,提出将现有双平面晶单色器改造成弧矢聚焦双晶单色器的思想。采取将晶体与钛合金复合的工艺,实现了晶体的大曲率弹性弯曲,并将其用作弧矢聚焦晶体单色器中第二晶体... 详细信息

为提升国家同步辐射实验室X射线吸收精细结构(NSRL-XAFS)的光束线性能,提出将现有双平面晶单色器改造成弧矢聚焦双晶单色器的思想。采取将晶体与钛合金复合的工艺,实现了晶体的大曲率弹性弯曲,并将其用作弧矢聚焦晶体单色器中第二晶体的成像元件。鉴于NSRL-XAFS实验的光学要求,设计制作了复合晶体试验模型,通过有限元分析计算和长程面形仪实际测量得到了不同弯曲半径下晶体的面形精度,并用激光模拟其聚焦性能。结果表明,在缩放比为1/3时,样品上的成像束斑水平尺度(FWHM)由43mm(无聚焦)缩小到3mm,光子密度提高了近一个量级。这些结果满足NSRL在现有光源条件下提升XAFS数据采集质量的要求。

关键词：复合晶体弧矢聚焦面型误差弯曲衍射

基于条纹反射方法的Angel型龙虾眼X射线镜片面型测试

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光学学报 2019年第9期39卷 427-432页

作者：张诗鲲黎龙辉孙建宁金戈顾燕吕峰张振姜博文徐昭陈托廖亦戴郭右利凌志兴张臣北方夜视技术股份有限公司江苏南京211106 微光夜视技术重点实验室陕西西安710065 中国科学院国家天文台中国科学院空间天文与技术重点实验室北京100012 中国科学院大学天文与空间科学学院北京100049 大连鉴影光学科技有限公司辽宁大连116023

研制了一套结构简单、易于操作的条纹反射测量系统,用以测试Angel型龙虾眼X射线镜片的面型。通过电荷耦合器件(CCD)相机拍摄40 mm×40 mm口径的龙虾眼镜片的条纹反射图像,计算得到了龙虾眼镜片面型的斜率误差分布,并通过积分得到了龙虾... 详细信息

研制了一套结构简单、易于操作的条纹反射测量系统,用以测试Angel型龙虾眼X射线镜片的面型。通过电荷耦合器件(CCD)相机拍摄40 mm×40 mm口径的龙虾眼镜片的条纹反射图像,计算得到了龙虾眼镜片面型的斜率误差分布,并通过积分得到了龙虾眼镜片的面型误差均方根及峰谷值,分别为0.81μm和6.34μm。该结果与Zygo干涉仪得到的面型分布规律大体一致。基于条纹反射方法重复测量面型得到的均方根和峰谷值的标准差分别为0.017μm和0.11μm,验证了条纹反射方法测量龙虾眼镜片面型的可行性。利用蒙特卡罗方法对待测龙虾眼镜片的面型误差进行X射线聚焦成像模拟,得到面型误差引起的弥散十字焦斑的半峰全宽为0.23 mm,对应的角分辨率为2.11′。该光学测量系统的建立为龙虾眼镜片的球面热成形提供了参考依据。

关键词： X射线光学 Angel型龙虾眼条纹反射面型误差聚焦成像

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同步辐射压弯镜重力补偿方法

强激光与粒子束 2018年第8期30卷 132-136页

作者：黄智超程建高李飞张磊王克逸中国科学技术大学精密机械与精密仪器系合肥230026

介绍了同步辐射压弯镜重力引起的面型斜率误差及评价标准。根据梁的弯曲理论,提出了力矩加多点力补偿重力的方法,以上海光源XAFS光束线(BL14W)中的压弯镜为例,计算出力矩加两点力、力矩加三点和力矩加四点力补偿的最小斜率均方根误差分... 详细信息

介绍了同步辐射压弯镜重力引起的面型斜率误差及评价标准。根据梁的弯曲理论,提出了力矩加多点力补偿重力的方法,以上海光源XAFS光束线(BL14W)中的压弯镜为例,计算出力矩加两点力、力矩加三点和力矩加四点力补偿的最小斜率均方根误差分别为0.092,0.041,0.022μrad。补偿结果的对比表明,当镜子两端有力矩补偿时,各补偿力相应减小,力矩加两点力、力矩加三点力和力矩加四点力补偿的面型斜率误差分别为没有力矩补偿时的52%,61%,68%。力矩加多点力补偿重力的方法明显优于多点力补偿重力的方法。

关键词：压弯镜重力补偿力矩加多点力面型误差同步辐射

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某空间望远镜相关跟踪系统摆镜的设计与研究

光子学报 2009年第9期38卷 2368-2371页

作者：王洪伟阮萍徐广州杨建峰中国科学院西安光学精密机械研究所西安710119 中国科学院研究生院北京100049

分析了相关跟踪系统摆镜的设计要求,对摆镜的减重方式进行了研究.选择SiC材料作为镜体材料,设计了三种镜体结构.使用Ansys作为求解器对所设计的镜体结构进行了自重条件下的静力分析,以及频率为100 HZ、振幅±0.1 mrad时的瞬态动力学分析... 详细信息

分析了相关跟踪系统摆镜的设计要求,对摆镜的减重方式进行了研究.选择SiC材料作为镜体材料,设计了三种镜体结构.使用Ansys作为求解器对所设计的镜体结构进行了自重条件下的静力分析,以及频率为100 HZ、振幅±0.1 mrad时的瞬态动力学分析,并给出了不同镜体结构下的计算结果比较.为便于处理有限元结果数据和光学表征参量的关系,在MATLAB环境下编写了统一数据处理程序.计算结果表明所设计的三种方案能够满足光学系统的性能要求.

关键词：相关跟踪轻量化有限元面型误差

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大口径椭球型单管X射线聚焦镜设计与仿真

北京师范大学学报（自然科学版） 2022年第5期58卷 681-685页

作者：邵尚坤袁天语李惠泉孙学鹏华陆刘志国孙天希北京师范大学射线束技术教育部重点实验室核科学与技术学院北京100875 北京市科学技术研究院辐射技术研究所北京100875

针对同步辐射光源点到样品距离长的特点,设计了镀膜与非镀膜这2种大口径椭球型单管X射线聚焦镜,并利用带有面型误差模型的仿真程序模拟了这2种大口径椭球型单管X射线聚焦镜的聚焦性能.结果表明:镀Ir膜的大口径椭球型单管X射线聚焦镜的... 详细信息

针对同步辐射光源点到样品距离长的特点,设计了镀膜与非镀膜这2种大口径椭球型单管X射线聚焦镜,并利用带有面型误差模型的仿真程序模拟了这2种大口径椭球型单管X射线聚焦镜的聚焦性能.结果表明:镀Ir膜的大口径椭球型单管X射线聚焦镜的入口直径、焦斑尺寸、焦深分别为19.0 mm、7.1μm和0.2 mm,接收立体角约为未镀膜聚焦镜的3倍;未镀膜聚焦镜的入口直径和焦斑尺寸分别为15.0 mm和6.4μm,焦深为镀Ir膜聚焦镜的4倍.分析了大口径椭球型单管X射线聚焦镜的面型误差对其焦斑尺寸的影响,讨论了大口径椭球型单管X射线聚焦镜的应用前景.

关键词：大口径椭球型单管X射线聚焦镜同步辐射X射线光源面型误差

InP基连续面型方形微透镜设计与制作技术研究

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半导体光电 2023年第6期44卷 883-888页

作者：柳聪张为国刘锋崔大健张承黄晓峰高明友刘奎宇朱长林陈益民重庆光电技术研究所重庆400060

建立了非球面连续面型方形口径微透镜性能仿真模型,利用ZEMAX软件对10°视场、50μm周期、填充因子接近100%的磷化铟微透镜面型参数进行了优化设计。开发了衍射调制动态曝光与感应耦合等离子体刻蚀系统误差补偿方法制作出的磷化铟微透镜... 详细信息

建立了非球面连续面型方形口径微透镜性能仿真模型,利用ZEMAX软件对10°视场、50μm周期、填充因子接近100%的磷化铟微透镜面型参数进行了优化设计。开发了衍射调制动态曝光与感应耦合等离子体刻蚀系统误差补偿方法制作出的磷化铟微透镜,其表面粗糙度小于2 nm,面型数据与设计值相比误差小于1/4工作波长,达到完善成像水平。

关键词：方形微透镜衍射调制动态曝光填充因子粗糙度面型误差

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同步辐射聚焦镜压弯机构的设计与模拟

同步辐射聚焦镜压弯机构的设计与模拟

作者：黄智超中国科学技术大学

学位级别：硕士

随着同步辐射光学的迅速发展,为纳米级的高空间分辨实验提供了可能,这对同步辐射光束线聚焦技术提出了更高的要求。同步辐射中使用的辐射光主要位于X射线波段,目前国内外多使用压弯镜以掠入射的方式进行X射线的聚焦。本文围绕同步辐射... 详细信息

随着同步辐射光学的迅速发展,为纳米级的高空间分辨实验提供了可能,这对同步辐射光束线聚焦技术提出了更高的要求。同步辐射中使用的辐射光主要位于X射线波段,目前国内外多使用压弯镜以掠入射的方式进行X射线的聚焦。本文围绕同步辐射聚焦镜压弯机构的设计,介绍了压弯机构设计理论,完成了压弯机构的设计和校核,分析了理论面型误差对压弯镜面型精度的影响,提出了力矩加多点力的重力补偿方法。具体内容为:1.根据压弯机构设计理论,计算了压弯镜的有效长度、最大力矩和理论面型,完成了压弯机构的设计和校核。压弯机构垂直聚焦的有限元分析表明,在使用力矩加一点力进行重力补偿后,压弯镜面型斜率误差减小到0.102 μrad。2.推导了压弯镜理论面型的计算过程,通过压弯镜面型理论值与有限元模拟值的对比,分析了压弯半径、镜子宽度、镜子高度和横截面剪力对面型误差的影响。压弯镜面型理论值与有限元模拟值的对比表明,压弯半径越大斜率误差越大;横截面剪力越大斜率误差越大;当镜子宽长比或高长比较大时,压弯镜不满足长直梁的假设,面型误差迅速增大。3.推导了压弯镜自重导致面型误差的理论计算过程,提出了力矩加多点力的重力补偿方法。压弯镜自重导致的斜率均方根误差为4.693μrad,采用力矩加一点力、力矩加两点力、力矩加三点力和力矩加四点力进行重力补偿后,自重导致的斜率误差分别为0.085 μrad、0.028 μrad、0.012 μrad、0.007 μrad。力矩加多点力与多点力补偿方法的对比表明,在镜子两端使用力矩进行重力补偿后,所需补偿力大小相应降低,面型斜率误差明显减小,力矩加一点力、力矩加两点力、力矩加三点力和力矩加四点力补偿后的斜率误差分别为没有力矩补偿时的36%、52%、61%、68%。力矩加多点力补偿重力的方法明显优于多点力补偿重力的方法。

关键词：压弯机构面型误差重力补偿有限元分析同步辐射

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大口径远距离反射系统的研究

大口径远距离反射系统的研究

作者：朱忠尧长春理工大学

学位级别：硕士

现代大口径远距离反射系统发展迅速,无论是航空航天,还是日产应用都是不可或缺的一部分。随着反射镜口径的逐渐变大,带来的问题是支撑结构的合理与否。本文针对大口径远距离反射系统为研究对象,综合运用光机技术、三维建模技术、有限元... 详细信息

现代大口径远距离反射系统发展迅速,无论是航空航天,还是日产应用都是不可或缺的一部分。随着反射镜口径的逐渐变大,带来的问题是支撑结构的合理与否。本文针对大口径远距离反射系统为研究对象,综合运用光机技术、三维建模技术、有限元分析技术等各种现代先进理论,提出了一种新型钢带式的反射镜支撑结构。本设计适用于口径范围在Φ200～Φ600mm的反射镜的支撑,可以实现在士5°的俯仰调整,最小微动量保持在1″以内,被支撑的反射镜面型误差小于(?)10。通过三维建模技术模拟所设计结构,找出干涉现象。利用有限元分析技术,对所支撑的反射镜面形和支撑方式的机械结构进行分析计算。得出符合技术指标的口径为Φ600mm的反射镜支撑结构。

关键词：支撑结构面型误差三维建模有限元分析