診斷設備準直裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于成像技術領域，具體涉及一種診斷設備準直裝置及方法。
【背景技術】
[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據。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、成像元件多維調整臺、光學瞄準儀器 (如光學經煒儀、或長焦顯微鏡、或平行光管、或內調焦望遠鏡）及其多維調節支架等眾多部 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，調節成 像元件多維調整臺，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，并反復調整光學瞄準儀器的姿態，以建立基準線，然后反復調節成像元件多維調 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概述》[D.H.Kalantar， et;Proc.ofSPIE. 8505，850509(2012)]的文獻所述，其多維調節支架具有6個調整自 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，現有的準 直裝置還需額外包括一塊反射鏡和反射鏡調節支架，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，額外增加了轉折光路的調校工作，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。

【發明內容】

[0005] 為了克服現有技術中準直裝置成本高、操作難度大、準直效率低的不足，本發明要 解決的技術問題是提供一種診斷設備準直裝置，本發明要解決的另一技術問題是提供一種 診斷設備準直裝置的方法。
[0006] 本發明的診斷設備準直裝置采用的技術方案如下： 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、波紋管、內 筒、外筒、關節軸承、指向調節器、盲板、準直孔和激光器；其中，所述的盲板上設置有準直 孔，成像節設置有排氣孔；其連接關系是，所述的內筒的外圍依次設置有波紋管、外筒，所述 的內筒通過關節軸承套在外筒內；內筒的一端與成像節的大端固定連接，內筒的另一端通 過內筒法蘭與盲板的一面連接；成像節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節器的一端連接；指向調節器的另 一端與內筒接觸連接，用于驅動內筒以關節軸承為支點轉動；所述的成像元件的中心、成像 節的中軸線、內筒的中軸線、準直孔為同軸心設置。
[0007] 所述的指向調節器用于驅動內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；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筒法蘭上；調節激光器的姿態，使激光器發射出的準直激光依 次穿過準直孔、成像元件中心；調節指向調節器，驅動準直激光隨著內筒沿兩正交方向擺 動，使激光器發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筒法蘭上，利用定位銷實現診斷 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] 所述的成像節的長度根據下式計算
式中，Q為成像節的長度，Μ為成像放大倍數，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分鐘內完成，準直效率至少比現有技術高 3~11倍，實現了快速準直。
[0013] 本發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節 支架建立虛擬的基準線，明顯節省了資源，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。指向調節器位于靶室外，因此能由單 人在靶室外操作準直裝置，避免人進入靶室內作業，明顯降低了操作難度。本發明實現了診 斷設備簡單、快速、高效地準直。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發明的診斷設備準直裝置結構示意圖； 圖2為本發明裝置第一步準直時的結構示意圖； 圖3為圖2沿A-A線的剖視圖； 圖4為本發明裝置第二步準直時的結構示意圖； 圖中，1.目標物體 2.成像元件 3.成像節 4.波紋管 5.關節軸承 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.內筒 法蘭14.靶室15.內筒16.指向調節器17.準直激光18.診斷設備。
【具體實施方式】
[0015] 下面結合附圖和實施例，對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。標記全部 要出現。
[0016] 圖1為本發明的診斷設備準直裝置結構示意圖，圖2為本發明裝置第一步準直時 的結構示意圖，圖3為圖2沿A-A線的剖視圖，圖4為本發明裝置第二步準直時的結構示意 圖。在圖1~圖4中，本發明的診斷設備準直裝置，包括成像元件2、成像節3、波紋管4、內筒 15、外筒6、關節軸承5、指向調節器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3設置有排氣孔；其連接關系是，所述的內筒15的外圍依次設置 有波紋管4、外筒6,所述的內筒15通過關節軸承5套在外筒6內；內筒15的一端與成像節 3的大端固定連接，內筒15的另一端通過內筒法蘭13與盲板12的一面連接；成像節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與指向調節器16的一端連接；指向調節器16的另一端與內筒15 接觸連接，用于驅動內筒15以關節軸承5為支點轉動；所述的成像元件2的中心、成像節3 的中軸線、內筒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