專利名稱：沖擊波速度測量系統(tǒng)的干涉儀支撐機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種支撐裝置，尤其涉及一種在慣性約束核聚變(ICF)研究領(lǐng)域中沖擊波速度測量系統(tǒng)的干涉儀支撐機構(gòu)。
背景技術(shù)：
慣性約束核聚變是目前普遍采用的一種人工可控核聚變，它利用高能激光作為驅(qū)動源(直接或間接驅(qū)動)，使靶丸內(nèi)的燃料持續(xù)地壓縮到極高的溫度和壓強，直至達到聚變的條件實現(xiàn)聚變。慣性約束核聚變在民用和軍事上都具有十分重大的研究意義，它將為人類探索一種清潔的核能源，研究成果還可用來研制無放射污染的核武器以及發(fā)展高能激光武器等。因此，該研究領(lǐng)域受到了世界各核大國的高度重視，建立了一系列的激光驅(qū)動裝置。目前世界上主要的激光驅(qū)動裝置有美國的Nova (10束激光)，Beamlet (I束激光)，0mega (60束激光)，NIF (192束激光)等；俄羅斯的Iskra_6 (128束激光)等；日本的Gekko XH(12束激光)等;法國的Phebus (2束激光)，LMJ (240束激光)等；中國的神光-II(8束激光)，神光-III原型(8束激光)，神光-III主機(48束激光)等；英國的Vulcan (8束激光)等。隨著ICF研究的不斷深入，人們發(fā)現(xiàn)實現(xiàn)高增益聚變的條件極為苛刻，因而被迫建立規(guī)模越來越大的激光驅(qū)動裝置，不斷提升驅(qū)動能力。相關(guān)研究表明，若能對燃料進行等熵壓縮，實現(xiàn)聚變所需的驅(qū)動能量最?。蝗舨荒軐崿F(xiàn)等熵壓縮，則實現(xiàn)聚變所需的驅(qū)動能量會大幅提升。為了實現(xiàn)等熵壓縮，將驅(qū)動激光按時序分為四組，構(gòu)成一連串強度越來越大的驅(qū)動能量對燃料分步進行預(yù)熱、預(yù)點火、預(yù)壓縮、壓縮，整個過程持續(xù)只有幾十納秒(10_9s)。在這個微觀的時間段內(nèi)，幾百束激光必須按照預(yù)定的時序精確地到達靶丸，它們的時序一旦出現(xiàn)錯亂，將導(dǎo)致打靶失敗。因此，在激光驅(qū)動器投入運行初期，對激光脈沖的時序進行整形是一項非常重要、必不可少的調(diào)試工作。隨著國內(nèi)大型激光驅(qū)動裝置的建立，對燃料進行近似等熵壓縮實現(xiàn)聚變已經(jīng)成為可能，急需對驅(qū)動脈沖進行整形。中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所于2008年研制了“成像型沖擊波速度干涉測量系統(tǒng)”，該設(shè)備可以對驅(qū)動脈沖到達靶點產(chǎn)生的沖擊波的發(fā)起時間、會聚時間、沖擊波的速度等進行測量，根據(jù)測量結(jié)果可以檢驗脈沖整形的效果，指導(dǎo)脈沖優(yōu)化整形。另外，該設(shè)備還可用于“極端物質(zhì)狀態(tài)方程研究”、“沖擊波作用下材料特性研究”、“沖擊波輻射溫度測量”等試驗，已經(jīng)成為激光核聚變靶場最重要的測試設(shè)備之一。然而，此沖擊波測量系統(tǒng)是一個十分精密的干涉測量系統(tǒng)，其主體結(jié)構(gòu)安裝在一個2. 4mX I. 2m的光學(xué)平臺上，內(nèi)部包含兩套馬赫_曾德干涉儀。系統(tǒng)對干涉儀的安裝精度以及穩(wěn)定性提出了極高的要求干涉儀的兩臂光程差需要達到納米級(I(T9m);調(diào)試完之后要求干涉儀能夠長時間保持穩(wěn)定，以保持初始干涉條紋的穩(wěn)恒。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減小使用中的維護時間、提高工作效率，必須采取特殊的措施確保干涉儀狀態(tài)的穩(wěn)定。馬赫-曾德干涉儀包含四個光學(xué)元件，兩個反射鏡和兩個分束鏡。四個元件呈菱形排布，菱形的一個角為9°，另一個角為181°，邊長為240mm;四個光學(xué)元件相互獨立地排布在菱形的四個角位置。在初始的設(shè)計方案中，干涉儀的四個元件分別固定在光學(xué)平臺上。然而仿真結(jié)果表明光學(xué)平臺受環(huán)境的影響導(dǎo)致臺面產(chǎn)生的扭曲變形是影響干涉儀穩(wěn)定性的最重要的因素。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種能夠屏蔽臺面的扭曲變形、能保證干涉儀的長時間穩(wěn)定以及結(jié)構(gòu)簡單的沖擊波速度測量系統(tǒng)的干涉儀支撐機構(gòu)。 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是本發(fā)明提供了一種沖擊波速度測量系統(tǒng)的干涉儀支撐機構(gòu)，其特殊之處在于所述沖擊波速度測量系統(tǒng)的干涉儀支撐機構(gòu)包括下層底板、上層安裝板、調(diào)節(jié)支撐腿以及設(shè)置在下層底板上的限位槽；所述調(diào)節(jié)支撐腿穿過上層安裝板活動設(shè)置在下層底板的限位槽內(nèi)，所述調(diào)節(jié)支撐腿與限位槽接觸的端面可在限位槽內(nèi)自如滑動。上述限位槽是三個，所述三個限位槽在下層底板上呈丁字形設(shè)置。上述限位槽整體呈V形；所述三個限位槽中的兩個V形限位槽的朝向一致，并位于同一直線上，另一個V形限位槽的朝向與同一直線上的兩個V形限位槽的朝向相互垂直。上述V形限位槽包括U形清根槽以及沿U形清根槽的外邊緣向外延伸的延伸面；所述延伸面張開呈V形。上述延伸面與延伸面之間的夾角是90°。上述調(diào)節(jié)支撐腿包括調(diào)節(jié)支撐面以及與支撐面固定連接的支撐桿；所述支撐桿穿過上層安裝板并活動設(shè)置在下層底板的限位槽內(nèi)，所述支撐桿與限位槽接觸的端面可在限位槽內(nèi)自如滑動。上述支撐桿與限位槽觸的端面呈半球形，所述前端部呈半球形的支撐桿與限位槽滑動配合。上述上層安裝板上設(shè)置有與下層底板上的限位槽位置相對應(yīng)的固定孔；所述調(diào)節(jié)支撐腿穿過上層安裝板的固定孔與活動設(shè)置在下層底板的限位槽內(nèi)。上述固定孔內(nèi)設(shè)置有絲套，所述絲套是具有內(nèi)螺紋的凸字形回轉(zhuǎn)體。上述凸字形回轉(zhuǎn)體的絲套包括直徑較小的圓柱部分以及直徑較大的圓柱部分；所述直徑較大的圓柱部分設(shè)置有用于將絲套固定在上層安裝板上的定位法蘭；所述調(diào)節(jié)支撐腿的支撐桿的外表面設(shè)置有螺紋，所述調(diào)節(jié)支撐腿的支撐桿通過螺紋穿過絲套上直徑較小的圓柱部分以及直徑較大的圓柱部分并活動設(shè)置在下層底板的限位槽內(nèi)。本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明提供了一種沖擊波速度測量系統(tǒng)的干涉儀支撐機構(gòu)，該機構(gòu)包括下層底板、上層安裝板、調(diào)節(jié)支撐腿以及設(shè)置在下層底板上的限位槽；調(diào)節(jié)支撐腿穿過上層安裝板活動設(shè)置在下層底板的限位槽內(nèi)，調(diào)節(jié)支撐腿與限位槽接觸的端面可在限位槽內(nèi)自如滑動。當(dāng)光學(xué)平臺沒有任何形變時，干涉儀下層底板與光學(xué)平臺之間緊密固定，上層安裝平臺被呈丁字形排布、構(gòu)成一點一線結(jié)構(gòu)的三個V形槽限位，相對底板位置恒定。
當(dāng)經(jīng)過一段時間外界環(huán)境發(fā)生變化，或光學(xué)平臺自身產(chǎn)生應(yīng)力釋放，將導(dǎo)致光學(xué)平臺微量扭曲變形，由于干涉儀下層底板與光學(xué)平臺固定緊密，下層底板也隨之發(fā)生相應(yīng)的扭曲變形，但由于上層安裝板被一點一線限位，在“線”的方向上支撐腿的半球形端面能夠在V形槽內(nèi)自由滑行，上層安裝板不會隨下層底板發(fā)生扭曲變形，上層安裝板上面的光學(xué)元件的相對位置不會發(fā)生扭曲，保證了干涉儀光學(xué)元件狀態(tài)的穩(wěn)定。若下層底板發(fā)生縱向的扭曲變形時，上層安裝板在“線”的方向上保持穩(wěn)定，而在“點”的方向上支撐腿的半球形端面能夠在V形槽內(nèi)自由滑行，上層安裝板同樣不會隨下層底板發(fā)生扭曲變形，干涉儀光學(xué)元件的狀態(tài)仍然保持穩(wěn)定；若下層底板發(fā)生橫向的扭曲變形時，由于上層安裝板被一點一線限位，在“線”的方向上支撐腿的半球形端面能夠在V形槽內(nèi)自由滑行，上層安裝板不會隨下層底板發(fā)生扭曲變形，上層安裝板上面的光學(xué)元件的相對位置不會發(fā)生扭曲，保證了干涉儀光學(xué)元件狀態(tài)的穩(wěn)定。由于扭曲變形的方向是不規(guī)則的，這種變形可以看成由橫向變形和縱向變形合成的結(jié)果，上層安裝板的三個支撐腿均需在各自的V形槽內(nèi)自由滑行，上層安裝板不會發(fā)生扭曲變形，干涉儀光學(xué)元件的狀態(tài)保持穩(wěn)定，因此，無論光學(xué)平臺發(fā)生怎樣的扭曲變形，干涉儀上層安裝板均能夠免于隨之變形，上層安裝板上的光學(xué)元件的狀態(tài)能夠長時間保持穩(wěn)定。


圖I是本發(fā)明所提供的支撐機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖I的A-A向視圖；圖3是本發(fā)明所采用的下層底板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3的A-A向視圖；圖5是本發(fā)明的使用狀態(tài)參考圖；其中I-上層安裝板；2_下層底板；3_調(diào)節(jié)支撐腿；4_絲套；5_限位槽。
具體實施例方式參見圖I以及圖2，本發(fā)明提供了一種沖擊波速度測量系統(tǒng)的干涉儀支撐機構(gòu)，該機構(gòu)包括下層底板2、上層安裝板I、調(diào)節(jié)支撐腿3以及設(shè)置在下層底板2上的限位槽5 ;調(diào)節(jié)支撐腿3穿過上層安裝板I活動設(shè)置在下層底板2的限位槽5內(nèi)，調(diào)節(jié)支撐腿3與限位槽5接觸的端面可在限位槽5內(nèi)自如滑動。參見圖3以及圖4，限位槽5是三個，這三個限位槽5在下層底板2上呈丁字形或品字形或凸字形設(shè)置；限位槽5整體呈V形；三個限位槽5中的兩個V形限位槽5的朝向一致，并位于同一直線上，另一個V形限位槽5的朝向與同一直線上的兩個V形限位槽5的朝
向相互垂直。V形限位槽5包括U形清根槽以及沿U形清根槽的外邊緣向外延伸的延伸面；延伸面張開呈V形。延伸面與延伸面之間的夾角是90°。調(diào)節(jié)支撐腿3包括調(diào)節(jié)支撐面以及與支撐面固定連接的支撐桿；支撐桿穿過上層安裝板I并活動設(shè)置在下層底板2的限位槽5內(nèi)，支撐桿與限位槽5接觸的端面可在限位槽5內(nèi)自如滑動。
支撐桿與限位槽5觸的端面呈半球形，前端部呈半球形的支撐桿與限位槽5滑動配合。上層安裝板I上設(shè)置有與下層底板2上的限位槽5位置相對應(yīng)的固定孔；調(diào)節(jié)支撐腿3穿過上層安裝板I的固定孔活動設(shè)置在下層底板2的限位槽5內(nèi)。固定孔內(nèi)設(shè)置有絲套4，絲套4是具有內(nèi)螺紋的凸字形回轉(zhuǎn)體。凸字形回轉(zhuǎn)體的絲套4包括直徑較小的圓柱部分以及直徑較大的圓柱部分；直徑較大的圓柱部分設(shè)置有用于將絲套4固定在上層安裝板I上的定位法蘭；調(diào)節(jié)支撐腿3的支撐桿的外表面設(shè)置有螺紋，調(diào)節(jié)支撐腿3的支撐桿通過螺紋穿過絲套4上直徑較小的圓柱部分以及直徑較大的圓柱部分并活動設(shè)置在下層底板2的限位槽5內(nèi)。本案發(fā)明的干涉儀支撐機構(gòu)主要包括干涉儀下層底板2、V形限位槽5、干涉儀上層安裝板I、調(diào)節(jié)支撐腿3、絲套4等。 干涉儀下層底板2是一塊由硬鋁材料加工而成的長方形平板，它通過8個固定孔固定在光學(xué)臺上，用于安裝屏蔽形變應(yīng)力的機構(gòu)，并支撐干涉儀上層安裝板I。V形限位槽5是由不銹鋼材料加工而成的V形槽，兩個V形面夾角90°，槽底加工U形清根槽。每個干涉儀支撐機構(gòu)包含三個V形限位槽5，它們呈丁字形固定在干涉儀下層底板2的上表面。其中兩個V形槽的朝向一致，并位于同一直線上；另外一個V形槽與上述直線具有一定的距離，其V形槽的朝向與前兩個相互垂直，如圖I所示。其中，每個V形槽通過四顆螺釘與干涉儀下層底板2固定。干涉儀上層安裝板I是一塊大小、材料均與下層底板2相同的長方形平板，上層安裝板I內(nèi)部鑲有三個絲套4，絲套4的分布與下層底板2V形槽的分布完全一致，呈丁字形分布。絲套4是由黃銅材料加工而成的具有內(nèi)螺紋的“凸”形回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)；“凸”形結(jié)構(gòu)中直徑較小的圓柱部分的外表面為安裝定位面；“凸”形結(jié)構(gòu)中直徑較大的部分為安裝定位法蘭，用于將絲套4固定在上層安裝板I內(nèi)。調(diào)節(jié)支撐腿3是由不銹鋼材料加工而成的具有半球形端面的滾花平頭螺釘，其螺紋與絲套4相配并通過精密研磨，實現(xiàn)極小間隙的流暢調(diào)節(jié)；每個干涉儀支撐機構(gòu)包含三個調(diào)節(jié)支撐腿3。在使用中，二者之間涂抹少量潤滑脂，使得手感更加舒適。干涉儀支撐機構(gòu)的裝配順序為首先，將裝配了三個V形槽的下層底板2通過八個螺釘孔按照既定位置緊緊固定在光學(xué)平臺上；然后，將三個絲套4鑲進干涉儀上層安裝板1，并通過絲套4法蘭將其固定在上層安裝板I之中；接著，將三個調(diào)節(jié)支撐腿3按照圖2所示的方向旋進絲套4內(nèi)；最后，將干涉儀上層安裝板I疊放在下層底板2之上，使三個調(diào)節(jié)支撐腿3的半球形端面分別置于三個V形槽內(nèi)，此時就完成了干涉儀支撐機構(gòu)的初始裝配。參見圖5，干涉儀的光學(xué)元件在上層安裝板I上的擺布呈菱形分布。每個光學(xué)元件都安裝在一個外購的標(biāo)準(zhǔn)鏡架上，通過鏡架固定在上層安裝板I上，標(biāo)準(zhǔn)鏡架自身具有調(diào)節(jié)功能，可以精密調(diào)整光學(xué)元件的姿態(tài)。本發(fā)明所提供的這種支撐機構(gòu)屏蔽形變應(yīng)力的機理是①當(dāng)光學(xué)平臺沒有任何形變時在初始條件下，干涉儀下層底板2與光學(xué)平臺之間緊密固定；上層安裝平臺被呈丁字形排布、構(gòu)成一點一線結(jié)構(gòu)的三個V形槽限位，相對底板位置恒定。②當(dāng)光學(xué)平臺發(fā)生形變時
若經(jīng)過一段時間外界環(huán)境發(fā)生變化，或光學(xué)平臺自身產(chǎn)生應(yīng)力釋放，將導(dǎo)致光學(xué)平臺微量扭曲變形。由于干涉儀下層底板2與光學(xué)平臺固定緊密，下層底板2也隨之發(fā)生相應(yīng)的扭曲變形。但上層安裝板I卻能免于扭曲變形參見圖4,若下層底板2發(fā)生橫向的扭曲變形時，由于上層安裝板I被一點一線限位，在“線”的方向上支撐腿的半球形端面能夠在V形槽內(nèi)自由滑行，上層安裝板I不會隨下層底板2發(fā)生扭曲變形，上層安裝板I上面的光學(xué)元件的相對位置不會發(fā)生扭曲，保證了干涉儀光學(xué)元件狀態(tài)的穩(wěn)定。參見圖4，若下層底板2發(fā)生縱向的扭曲變形時，上層安裝板I在“線”的方向上保持穩(wěn)定，而在點的方向上支撐腿的半球形端面能夠在V形槽內(nèi)自由滑行，上層安裝板I同樣不會隨下層底板2發(fā)生扭曲變形，干涉儀光學(xué)元件的狀態(tài)仍然保持穩(wěn)定。 一般情況下，扭曲變形的方向是不規(guī)則的，但這種變形可以看成由橫向變形和縱向變形合成的結(jié)果。這時，上層安裝板I的三個支撐腿均需在各自的V形槽內(nèi)自由滑行，上層安裝板I不會發(fā)生扭曲變形，干涉儀光學(xué)元件的狀態(tài)保持穩(wěn)定?？梢姡瑹o論光學(xué)平臺發(fā)生怎樣的扭曲變形，干涉儀上層安裝板I均能夠免于隨之變形，所以上層安裝板I上的光學(xué)元件的狀態(tài)能夠長時間保持穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1.一種沖擊波速度測量系統(tǒng)的干涉儀支撐機構(gòu)，其特征在于所述沖擊波速度測量系統(tǒng)的干涉儀支撐機構(gòu)包括下層底板、上層安裝板、調(diào)節(jié)支撐腿以及設(shè)置在下層底板上的限位槽；所述調(diào)節(jié)支撐腿穿過上層安裝板活動設(shè)置在下層底板的限位槽內(nèi)，所述調(diào)節(jié)支撐腿與限位槽接觸的端面可在限位槽內(nèi)自如滑動。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的沖擊波速度測量系統(tǒng)的干涉儀支撐機構(gòu)，其特征在于所述限位槽是三個，所述三個限位槽在下層底板上呈丁字形設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的沖擊波速度測量系統(tǒng)的干涉儀支撐機構(gòu)，其特征在于所述限位槽整體呈V形；所述三個限位槽中的兩個V形限位槽的朝向一致，并位于同一直線上，另一個V形限位槽的朝向與同一直線上的兩個V形限位槽的朝向相互垂直。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的沖擊波速度測量系統(tǒng)的干涉儀支撐機構(gòu)，其特征在于所述V形限位槽包括U形清根槽以及沿U形清根槽的外邊緣向外延伸的延伸面；所述延伸面張開呈V形。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的沖擊波速度測量系統(tǒng)的干涉儀支撐機構(gòu)，其特征在于所述延伸面與延伸面之間的夾角是90°。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3或4或5所述的沖擊波速度測量系統(tǒng)的干涉儀支撐機構(gòu)，其特征在于所述調(diào)節(jié)支撐腿包括調(diào)節(jié)支撐面以及與支撐面固定連接的支撐桿；所述支撐桿穿過上層安裝板并活動設(shè)置在下層底板的限位槽內(nèi)，所述支撐桿與限位槽接觸的端面可在限位槽內(nèi)自如滑動。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的沖擊波速度測量系統(tǒng)的干涉儀支撐機構(gòu)，其特征在于所述支撐桿與限位槽觸的端面呈半球形，所述前端部呈半球形的支撐桿與限位槽滑動配合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的沖擊波速度測量系統(tǒng)的干涉儀支撐機構(gòu)，其特征在于所述上層安裝板上設(shè)置有與下層底板上的限位槽位置相對應(yīng)的固定孔；所述調(diào)節(jié)支撐腿穿過上層安裝板的固定孔與活動設(shè)置在下層底板的限位槽內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的沖擊波速度測量系統(tǒng)的干涉儀支撐機構(gòu)，其特征在于所述固定孔內(nèi)設(shè)置有絲套，所述絲套是具有內(nèi)螺紋的凸字形回轉(zhuǎn)體。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的沖擊波速度測量系統(tǒng)的干涉儀支撐機構(gòu)，其特征在于所述凸字形回轉(zhuǎn)體的絲套包括直徑較小的圓柱部分以及直徑較大的圓柱部分；所述直徑較大的圓柱部分設(shè)置有用于將絲套固定在上層安裝板上的定位法蘭；所述調(diào)節(jié)支撐腿的支撐桿的外表面設(shè)置有螺紋，所述調(diào)節(jié)支撐腿的支撐桿通過螺紋穿過絲套上直徑較小的圓柱部分以及直徑較大的圓柱部分并活動設(shè)置在下層底板的限位槽內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種沖擊波速度測量系統(tǒng)的干涉儀支撐機構(gòu)，該沖擊波速度測量系統(tǒng)的干涉儀支撐機構(gòu)包括下層底板、上層安裝板、調(diào)節(jié)支撐腿以及設(shè)置在下層底板上的限位槽；調(diào)節(jié)支撐腿穿過上層安裝板活動設(shè)置在下層底板的限位槽內(nèi)，調(diào)節(jié)支撐腿與限位槽接觸的端面可在限位槽內(nèi)自如滑動。本發(fā)明提供了一種能夠屏蔽臺面的扭曲變形、能保證干涉儀的長時間穩(wěn)定以及結(jié)構(gòu)簡單的沖擊波速度測量系統(tǒng)的干涉儀支撐機構(gòu)。
文檔編號F16M11/00GK102749144SQ20121024533
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月16日
發(fā)明者何俊華, 孫策, 達爭尚, 閆亞東, 陳良益, 齊文博 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所