[發明專利]高精度準直器及其加工方法

有效

• 申請號: 201010244429.7
• 申請日: 2010-08-04
• 公開（公告）號: CN102343500A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發明（設計）人: 王娟;張童;吳枚;陳勇;張愛梅
• 申請（專利權）人: 中國科學院高能物理研究所
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;B23K26/00;B23K26/42;G21K1/02
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 呂俊清

技術領域

本發明涉及一種準直器，尤其涉及一種高精度準直器及所述高精度準直器的加工方法。

背景技術

高精度準直器(平行度和垂直度精度能保證在1角分之內的準直器)是廣泛應用于航天空間探測、脈沖星導航和醫療器械等領域的關鍵設備，其應用原理是由準直器對X射線進行準直并通過探測器轉換為可處理數據，進行科學分析，其中準直器內部柵格結構可選材料種類少，加工精度要求高，且應用環境的力、熱、輻射等條件復雜，但目前各家研制單位加工工藝多樣，可復制性差且加工精度難以保障，成為了X射線探測技術的關鍵問題。

當前，我國正在加快步伐發展航空航天事業，在眾多科學家的努力下已經取得了卓著的成果，但在天文科學探測這一領域尚屬探索和初步研制階段，而天文望遠鏡、衛星作為有效的探測手段和載體成為目前世界各國爭相研究的前沿，其中主要的物理目標是探測宇宙新星、黑洞及暗物質等。在民用科學研究方面，最新的醫療器械研究如醫用CT設備等也對準直器的精度和可復制性提出了非常高的要求。近幾年興起的脈沖星導航技術的研究，更把天體輻射探測與國防軍事、國民經濟等密切聯系起來。天體輻射探測的主要方式是“準直器+探測器”模式，由準直器對太空X射線進行準直并通過探測器轉換為可處理數據，進而進行科學分析。其中準直器的精度、占空比要求高，而空間本底、力、熱、輻射等環境復雜，故深入研究高精度準直器的加工工藝方案成為迫在眉睫的科研攻關任務。

準直器的應用需求，決定了其結構設計要求精度高而復雜，主要的物理要求有：按照天文探測的原理，是通過對X射線的探測來分析和確定宇宙X射線源的分布，準直器作為X射線的準直通道，要求其準直孔內側由一定厚度Cu、Ta、Au等金屬組成，使光線以準直孔限定的區域及角度入射，從而方便探測研究；而一般探測本底及占空比指標均要求準直器的質量盡量小，從而提高探測效率，而航天的輕量化和空間限制則要求準直器質量和體積均限定在一定范圍內；準直器與探測器要匹配使用，準直孔與探測器面積應一一對應，才能完成探測過程；準直器的指向精度決定著衛星的探測精度，所以準直器的加工和安裝精度要求非常高；這些要求使得準直器已成為多個項目的關鍵與重要部件。尤其是對于小尺寸的準直孔加工工藝和測量技術是準直器設計及工藝研究的重點和難點。

另外，現有技術的準直器一般都設計成方形柵格孔(或稱柵格通孔)，對光或各種射線實現準直的作用。但目前各家研制單位加工工藝也是各種各樣，其中有的將鉭片設計成弓形結構，如圖1所示，其形成方形柵格孔的過程如圖2所示，先在準直孔的側壁上開槽，將弓形鉭片依次沿槽裝入準直孔的安裝孔以形成方形柵格孔，此方案的優點是組裝比較方便，結構剛性好；缺點是鉭片要加工成弓形，需要退火降低應力集中，但成型后變形較大，平行度不好；弓形鉭片成型時的倒圓角(R角)也無法忽略，且R角之間的粘接處距離較大，因此該方法可復制性差，且加工精度難以保障。

發明內容

本發明的目的為提供一種高精度準直器的加工方法，以解決現有技術的準直器加工方法的可復制性差、成本高、且加工精度難以保障的技術問題。

本發明的另一目的為提供一種高精度準直器，以解決現有技術的高精度準直器的可復制性差、成本高、精度難以保障的技術問題。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種高精度準直器的加工方法，所述高精度準直器包括準直器本體與在所述準直器本體內的四個準直孔，所述四個準直孔中包括一個第一類準直孔和三個第二類準直孔，所述第一類準直孔的加工是在所述準直器本體加工完成后通過線切割在所述準直器本體上形成柵格通孔；所述第二類準直孔的加工步驟為：步驟S1：將第一鉭片和第二鉭片進行互插形成柵格孔；步驟S2：通過激光焊接將互插后的所述第一鉭片與所述第二鉭片進行固定連接后，置入安裝孔中，所述安裝孔由所述準直器本體加工完成后在所述準直器本體上形成，用于安裝所述互插后的鉭片以形成所述第二類準直孔；步驟S3：用膠粘方式將固定連接后的鉭片固定于所述安裝孔。

本發明的高精度準直器的加工方法，優選的，步驟S1包括：步驟S11：在所述第一鉭片與所述第二鉭片上分別切割用于對插的第一插槽和第二插槽；步驟S12：借助胎具完成所述第一鉭片與第二鉭片的對插，形成長方形的柵格孔，所述胎具的縱向對側和橫向對側分別開設有用于插入第一鉭片與第二鉭片的縱向槽和橫向槽；在步驟S2中，激光焊接第一鉭片與第二鉭片交叉處的頂端。