[發明專利]大口徑掠入射反射聚焦鏡高精度面形檢測方法

有效

• 申請號: 201710000709.5
• 申請日: 2017-01-03
• 公開（公告）號: CN106813594B
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 劉世杰;張志剛;邵建達;馬嘯;周游;王圣浩;白云波;齊紅基
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種大口徑掠入射反射聚焦鏡高精度面形檢測方法，測量工具包括激光平面干涉儀、擴束準直系統、平面透射標準鏡、精密旋轉平臺和計算機處理系統。該方法通過對激光平面干涉儀進行擴束準直得到大口徑平行檢測光束，并與精密旋轉平臺組成子口徑拼接檢測系統，實現大口徑掠入射反射聚焦鏡三維面形測量，降低了機械系統難度，提高了子口徑定位精度，從而保障了面形拼接檢測精度。

技術領域

本發明涉及大口徑掠入射非球面檢測，特別是一種大口徑掠入射反射聚焦鏡(如Kirpatrick-Baez鏡)高精度面形檢測方法。

背景技術

大口徑掠入射反射聚焦鏡(如KB鏡)利用掠入射全反射原理實現keV能段X射線的2維聚焦成像，可實現X射線空間成像診斷。KB鏡曲率半徑一般有幾百米，有較大的收集立體角,且容易實現多道成像,已成為ICF研究中重要的空間成像診斷工具。為了獲得高的光子通量和高分辨率，對大口徑掠入射反射聚焦鏡表面質量和形貌的要求也越來越高。非接觸大口徑掠入射反射聚焦鏡測量方法主要有順序掃描法和干涉測量法。

基于順序掃描實現的非球面輪廓測量的輪廓儀的基本原理為：兩束平行光沿待測面的主方向進行掃描，反射后干涉條紋經透鏡成像在探測器上，在掃描過程中，其面形是變化的，通過記錄每個條紋的位置即得到對應待測點的角度值。掃描一次，得到一組角度變化曲線，而高度曲線，則可以通過角度曲線的積分獲得。然而，長程面形儀為線掃描模式，只能測量二維面形信息，不能得到整體三維面形分布，因此長程面形儀只能用于KB鏡元件角度誤差終檢，不能夠提供三維面形信息指導元件的加工過程。

干涉測量法可以得到三維面形分布，可以指導KB鏡元件加工，一般采用小口徑激光平面干涉儀結合子口徑拼接方法進行測量，小口徑激光平面干涉儀的口徑為φ100mm，通過平移干涉儀實現全口徑測量。在子口徑測量時，干涉儀平移后干涉圖像會出現條紋太多以至于相機難以分辨的情況，需要對干涉儀角度進行調整，使得干涉條紋最少，能夠被干涉儀精確測量。子口徑拼接算法通過機械系統運動記錄實現子口徑定位，并通過重疊區域計算相鄰子口徑之間的傾斜系數和平移系數，從而實現子口徑面形拼接。這種干涉測量方法具有以下缺點：小口徑激光平面干涉儀需要同時進行位置平移和角度調整，機械系統的平移誤差和角度調整誤差疊加會增大子口徑定位精度；子口徑重疊區域對應的參考鏡區域不同，這就增大了子口徑拼接計算中對傾斜系數和平移系數計算誤差，影響到全口徑面形拼接精度。

發明內容

本發明提出了一種大口徑掠入射反射聚焦鏡高精度面形檢測方法，該方法通過對激光平面干涉儀進行擴束準直得到大口徑平行檢測光束，并與精密旋轉平臺組成子口徑拼接檢測系統，實現大口徑掠入射反射聚焦鏡三維面形測量，并且降低了機械系統難度，提高了子口徑定位精度，從而保障了面形拼接檢測精度。

本發明的技術解決方案如下：

一種大口徑掠入射反射聚焦鏡高精度面形檢測方法，測量工具包括激光平面干涉儀、擴束準直系統、平面透射標準鏡、精密旋轉平臺和計算機處理系統；所述精密旋轉平臺用于放置待測大口徑掠入射反射聚焦鏡；

上述元件的位置關系如下：沿所述激光平面干涉儀發出的相干光方向依次是所述的擴束準直系統、所述的平面透射標準鏡和所述的待測大口徑掠入射反射聚焦鏡，所述的精密旋轉平臺臺面水平放置，所述的計算機處理系統分別與激光平面干涉儀和精密旋轉平臺的控制端相連，其特點在于，該方法包括下列步驟：

1)將待測大口徑掠入射反射聚焦鏡放置于所述的精密旋轉平臺的臺面上，待測大口徑掠入射反射聚焦鏡的長邊方向與精密旋轉平臺臺面平行，并且待測大口徑掠入射反射聚焦鏡的待測面面對著透過所述的平面透射標準鏡的平行光；