诊断设备准直装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于成像技术领域，具体涉及一种诊断设备准直装置及方法。
【背景技术】
[0002] 在惯性约束聚变、Z箍缩、高能密度物理、实验室天体物理研究中，利用诊断设备对 目标物体开展成像实验，是认识物体物理、化学性质的基本手段。常用的诊断设备包括针 孔相机、分幅相机和条纹相机等。应用时必须实现目标物体、成像元件和诊断设备三者准 直，诊断设备才能获取到有效数据。为了准确准直，针对不同的诊断设备通常需研制专门 的准直装置。当前的准直装置包括模拟靶、支撑机构、成像元件多维调整台、光学瞄准仪器 (如光学经炜仪、或长焦显微镜、或平行光管、或内调焦望远镜）及其多维调节支架等众多部 件。名称为《神光原型诊断设备：门控针孔分幅相机的研制》[白晓红，等；光学精密工 程.19(2)，367-373(2011)]的文献报道了分幅相机诊断设备的准直装置与准直方法，其 准直过程至少包括两个步骤：第一步，建立模拟靶、诊断设备记录面和光学瞄准仪器间的基 准线，使光学瞄准仪器叉丝中心、模拟靶和诊断设备记录面标识位置重合；第二步，调节成 像元件多维调整台，使成像元件标识位置与叉丝中心重合。准直过程中需要准确定位模拟 靶的位置，并反复调整光学瞄准仪器的姿态，以建立基准线，然后反复调节成像元件多维调 整台，使成像元件标识位置与基准线重合。
[0003] 如上所述的诊断设备传统准直装置，涉及部件多，准直过程工作强度大，需要多人 熟练配合操作；由于需要反复调校，耗时长，通常需花费2~4小时，严重制约准直效率。2012 年，美国国家点火装置（NIF)甚至专门为此定制了一种名为"对面端口准直装置"（0PAS)的 光学瞄准仪器，如名称为《国家点火装置的靶和诊断设备准直系统概述》[D.H.Kalantar， et;Proc.ofSPIE. 8505，850509(2012)]的文献所述，其多维调节支架具有6个调整自 由度，使得准直成本迅速攀升，但准直原理不变，准直效率难以得到大幅改善。
[0004] 因工作现场限制导致上述光学瞄准仪器无法架设到诊断设备正对面时，现有的准 直装置还需额外包括一块反射镜和反射镜调节支架，如名称为《MCP选通X射线皮秒分幅相 机在ICF中的应用》[成金秀，等.强激光与粒子束.8 (1)，73-77 (1996)]和名称为《X 光分幅相机-平面镜配接方法研究》[缪文勇，等·光子学报· 36(4)，750-753(2007)] 的文献所述。由于准直光路为非直线路径，额外增加了转折光路的调校工作，基准线的建立 难度更高，准直过程耗时翻倍，必须要多人熟练配合操作。综上所述，现有的准直装置成本 高，操作难度大，准直效率低，在应用上受到极大限制。
【发明内容】
[0005] 为了克服现有技术中准直装置成本高、操作难度大、准直效率低的不足，本发明要 解决的技术问题是提供一种诊断设备准直装置，本发明要解决的另一技术问题是提供一种 诊断设备准直装置的方法。
[0006] 本发明的诊断设备准直装置采用的技术方案如下： 一种诊断设备准直装置，其特点是，所述的准直装置包括成像元件、成像节、波纹管、内 筒、外筒、关节轴承、指向调节器、盲板、准直孔和激光器；其中，所述的盲板上设置有准直 孔，成像节设置有排气孔；其连接关系是，所述的内筒的外围依次设置有波纹管、外筒，所述 的内筒通过关节轴承套在外筒内；内筒的一端与成像节的大端固定连接，内筒的另一端通 过内筒法兰与盲板的一面连接；成像节的小端连接有成像元件；激光器通过固定支架固定 在盲板的另一面上；所述的波纹管的一端与外筒的一端固定连接，另一端与成像节的大端 固定连接；所述的外筒的另一端通过外筒法兰与指向调节器的一端连接；指向调节器的另 一端与内筒接触连接，用于驱动内筒以关节轴承为支点转动；所述的成像元件的中心、成像 节的中轴线、内筒的中轴线、准直孔为同轴心设置。
[0007] 所述的指向调节器用于驱动内筒沿两正交方向摆动。
[0008] 所述的激光器为输出可见光波段的点状激光器。
[0009] 本发明的诊断设备准直装置的方法，依次包括如下步骤： a.将外筒法兰安装到靶室上，目标物体置于靶室内；将激光器、固定支架安装在盲板 上，盲板通过定位销安装在内筒法兰上；调节激光器的姿态，使激光器发射出的准直激光依 次穿过准直孔、成像元件中心；调节指向调节器，驱动准直激光随着内筒沿两正交方向摆 动，使激光器发射出的准直激光最终辐照到目标物体上。
[0010]b.将盲板拆除，将诊断设备通过定位销安装在内筒法兰上，利用定位销实现诊断 设备的中心与盲板的中心重合，从而快速完成诊断设备的准直。
[0011] 所述的成像节的长度根据下式计算
式中，Q为成像节的长度，Μ为成像放大倍数，L为诊断设备灵敏面与目标物体之间的 距离，L2为诊断设备灵敏面与成像节的大端之间的距离。
[0012] 上述准直过程容易操作，通常足以在30分钟内完成，准直效率至少比现有技术高 3~11倍，实现了快速准直。
[0013] 本发明使用准直激光直观演示基准线，因此无需使用光学瞄准仪器及其多维调节 支架建立虚拟的基准线，明显节省了资源，降低了使用成本。准直装置中所有法兰端面的连 接为〇型密封圈连接，因此准直装置能应用于真空中。指向调节器位于靶室外，因此能由单 人在靶室外操作准直装置，避免人进入靶室内作业，明显降低了操作难度。本发明实现了诊 断设备简单、快速、高效地准直。
【附图说明】
[0014] 图1为本发明的诊断设备准直装置结构示意图； 图2为本发明装置第一步准直时的结构示意图； 图3为图2沿A-A线的剖视图； 图4为本发明装置第二步准直时的结构示意图； 图中，1.目标物体 2.成像元件 3.成像节 4.波纹管 5.关节轴承 6.外筒 7.靶室法兰8.外筒法兰9.准直孔10.激光器11.固定支架12.盲板13.内筒 法兰14.靶室15.内筒16.指向调节器17.准直激光18.诊断设备。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。标记全部 要出现。
[0016] 图1为本发明的诊断设备准直装置结构示意图，图2为本发明装置第一步准直时 的结构示意图，图3为图2沿A-A线的剖视图，图4为本发明装置第二步准直时的结构示意 图。在图1~图4中，本发明的诊断设备准直装置，包括成像元件2、成像节3、波纹管4、内筒 15、外筒6、关节轴承5、指向调节器16、盲板12、准直孔9和激光器10 ;其中，所述的盲板12 上设置有准直孔9,成像节3设置有排气孔；其连接关系是，所述的内筒15的外围依次设置 有波纹管4、外筒6,所述的内筒15通过关节轴承5套在外筒6内；内筒15的一端与成像节 3的大端固定连接，内筒15的另一端通过内筒法兰13与盲板12的一面连接；成像节3的 小端连接有成像元件2 ;激光器10通过固定支架11固定在盲板12的另一面上；所述的波 纹管4的一端与外筒6的一端固定连接，另一端与成像节3的大端固定连接；所述的外筒6 的另一端通过外筒法兰8与指向调节器16的一端连接；指向调节器16的另一端与内筒15 接触连接，用于驱动内筒15以关节轴承5为支点转动；所述的成像元件2的中心、成像节3 的中轴线、内筒15的中轴线、准直孔9为同轴心设置。
[0017] 本实施例中，激光器10为红光点状激光器(属于可见光波段)，光斑大小不超过2 毫米，准直光线既能目视，也能供CCD采集。为便于安装拆卸，激光器10的外形直径小于 Φ30mm，外形长度小于100mm。
[0018] 本发明的具体实施包括两个步骤，第一步是准直装置与激光器连接，如图2所示； 第