掠入射型微孔x射线光学元件的热弯装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微孔X射线光学元件技术领域，特别是一种掠入射型微孔X射线光学元件的热弯装置。
【背景技术】
[0002]X射线具有波长短、能量大、穿透性强等特点。而且，在X射线波段几乎所有材料的正入射反射率都很低。为了能够实现对X射线汇聚成像，通常会选择掠入射式成像系统。目前尚未发现有关于微孔X射线光学元件的热弯装置的现有技术。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种掠入射型微孔X射线光学元件的热弯装置，适于制作不同形状、不同曲率半径的微孔X射线光学元件。
[0004]为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下:
[0005]一种掠入射型微孔X射线光学元件的热弯装置，包括真空加热炉、真空栗、控制柜、压力控制执行机构以及热弯模具机构，其中:
[0006]热弯模具机构安置在真空加热炉的内部等温区内；
[0007]压力控制执行机构位于真空加热炉的正上方，通过开口波纹管与真空加热炉相连接，压力控制执行机构输出的压力通过热弯模具机构施加到装载在热弯模具机构内的光学元件上；
[0008]真空栗通过真空管路与真空加热炉相连接；
[0009]所述控制柜用于热弯装置的压力、温度和真空度控制，其具有一个工控机，控制压力控制执行机构、真空加热炉以及真空栗的运行:热弯装置工作时，通过真空栗保持真空加热炉的等温区腔体内的真空度；真空加热炉在控制柜设定的温度区间范围内保持其等温区的温度；以及通过压力控制执行机构的运行使压力经由热弯模具机构施加到光学元件上来热弯光学元件。
[0010]进一步的实施例中，前述热弯装置中，压力控制执行机构包括:电机、减速器、连杆、丝杠以及压块，其中:
[0011]电机与控制柜电连接，接收控制柜发出的控制信号而通过电机输出轴输出旋转扭矩；
[0012]减速器的输入端与电机输出轴连接，其输出端与连杆连接；
[0013]连杆将减速器输出的旋转扭矩传递到丝杠上，使得丝杠运动；
[0014]丝杠的临近真空加热炉的端头与所述压块固定，压块与丝杠同步运动；
[0015]压块的另一端与热弯模具机构连接，以将丝杠运动产生压力传递至热弯模具机构。
[0016]进一步的实施例中，前述热弯装置中，热弯模具机构包括:底座、热弯模具、定位圈、下连杆以及上连杆，热弯模具由上模具和下模具构成，其中:
[0017]底座安置在真空加热炉的内部等温区内，热弯模具安装在底座的定位槽内，定位圈安装在热弯模具上以固定热弯模具的上模具和下模具；
[0018]下连杆与定位圈紧固配合，设置在上模具的上方；
[0019]上连杆的一端通过螺纹与下连杆连接，其另一端与压力控制执行机构的压块相连接;
[0020]通过前述压块而传递的压力依次经由上连杆、下连杆施加到热弯模具上，进而使得装载在热弯模具的上模具与下模具之间的光学元件由平板变成球面。
[0021]进一步的实施例中，前述热弯模具机构中，所述热弯模具可拆卸地安装在底座的定位槽内。
[0022]进一步的实施例中，所述压力控制执行机构的压块具有一中心孔，所述热弯模具机构的上连杆的另一端通过该中心孔与压块紧固连接。
[0023]进一步的实施例中，所述热弯模具的材料为不锈钢，其线膨胀系数在30X10 1?90X 10 7/°C。
[0024]进一步的实施例中，所述真空栗为无油真空栗，且真空度优于1X10 2Hibar。
[0025]根据本发明的改进，还提出一种利用前述热弯装置制备掠入射型微孔X射线光学元件的方法，包括以下步骤:
[0026]步骤1、清洁热弯模具，将待加工的光学元件放置在热弯模具中，然后将热弯模具放置在真空加热炉的等温区内的底座上；
[0027]步骤2、盖上真空加热炉的炉盖，利用真空栗抽真空，同时以一定的升温速率开始升温，达到预定温度后，开始进入保温状态，保温一段时间后，开始加压，同时继续保温、抽真空；
[0028]步骤3、当压力达到预定值(Ikg?40kg)时，保压一段时间后，将压力卸却，进入退火工序，消除光学元件中的应力；
[0029]步骤4、当光学元件的温度降到室温时，将热弯模具从真空加热炉中取出，热弯模具开模去除制备好的微孔X射线光学元件。
[0030]进一步的实施例中，前述步骤2中，当温度达到预定温度后，保温时间至少为120mino
[0031]进一步的实施例中，前述步骤3中，当压力达到预定值后，保压时间至少为20min。
[0032]下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
【附图说明】
[0033]图1是说明根据本发明某些实施例的掠入射型微孔X射线光学元件的热弯装置的结构示意图。
[0034]图2是说明根据本发明某些实施例的热弯模具机构的结构示意图。
[0035]图3是说明根据本发明某些实施例的热弯模具的结构示意图。
[0036]图4是说明利用本发明图1所示的热弯装置所热弯形成的方形X射线微孔光学元件的示意图。
[0037]图5是说明利用本发明图1所示的热弯装置所热弯形成的放射形X射线微孔光学元件的示意图。
【具体实施方式】
[0038]如图1所示，根据本发明的实施例，一种掠入射型微孔X射线光学元件的热弯装置，包括真空加热炉1、真空栗2、控制柜3、压力控制执行机构4以及热弯模具机构5。
[0039]结合图1，热弯模具机构5安置在真空加热炉I的内部等温区内。
[0040]压力控制执行机构4位于真空加热炉I的正上方，通过开口波纹管与真空加热炉I相连接，压力控制执行机构4输出的压力通过热弯模具机构5施加到装载在热弯模具机构内的光学元件上。
[0041]真空栗2通过真空管路与真空加热炉I相连接。
[0042]控制柜3用于热弯装置的压力、温度和真空度控制，其具有一个工控机，控制压力控制执行机构4、真空加热炉I以及真空栗2的运行:热弯装置工作时，通过真空栗2保持真空加热炉的等温区腔体内的真空度；真空加热炉I在控制柜3设定的温度区间范围内保持其等温区的温度；以及通过压力控制执行机构4的运行使压力经由热弯模具机构施加到光学元件上来热弯光学元件。
[0043]结合图1所示，作为一个具体实例，压力控制执行机构4包括:电机4a、减速器4b、连杆4c、丝杠4d以及压块4e。
[0044]电机4a与控制柜3电连接，接收控制柜3发出的控制信号而通过电机输出轴输出旋转扭矩。
[0045]减速器4b的输入端与电机输出轴连接，其输出端与连杆4c连接。
[0046]减速器4b，例如定轴齿轮减速器或者行星齿轮减速器，用于对电机的旋转输出进行降速，按照减速比进行减速，输出较低的转速。
[0047]连杆4c将减速器4b输出的旋转扭矩传递到丝杠4d上，使得丝杠4d运动。
[0048]丝杠4d的临近真空加热炉的端头与所述压块4e固定，压块4e与丝杠4d同步运动。
[0049]压块4e的另一端与热弯模具机构5连接，以将丝杠4d运动产生压力传递至热弯模具机构5。
[0050]丝杠4d，优选采用滚珠丝杠。
[0051]结合图2所不，热弯模具机构5包括:底座6、热弯模具7、定位圈8、下连杆10以及上连杆11。如图3所示，热弯模具7由上模具13和下模具14构成。
[0052]图示中，标号9表示待热弯的光学元件。
[0053]如图2，底座6安置在真空加热炉I的内部等温区内，热弯模具7安装在底座6的定位槽内，定位圈8安装在热弯模具上以固定热弯模具的上模具3和下模具14。
[0054]下连杆10与定位圈8紧固配合，设置在上模具13的上方。
[0055]上连杆11的一端通过螺纹与下连杆10连接，其另一端与压力控制执行机构的压块4e相连接。
[0056]通过前述压块4e而传递的压力依次经由上连杆11、下连杆10施加到热弯模具7上，进而使得装载在热弯模具7的上模具13与下模具14之间的光学元件9由平板变成球面。
[0057]优选地，前述热弯模具机构5中，所述热弯模具7可拆卸地安装在底座的定位槽内。如此，用户可以按照其意愿，制作各种不同种类的X射线光学元件:对于球面光学元件，曲率半径从50mm至5000mm的范围内，形状可以是圆形或方形或其他任意需要的形状；方形光学兀件尺寸为:(1 Omm?150mm) X (1 Omm?150mm)，圆形直径(1 Omm?200mm);对于非球面，如双曲面、抛物面，根据不同的需求，仅改变热弯模具的形状、尺寸即可以热弯不同形状的双曲面、抛物面。
[0058]结合图2所示，压力控制执行机构4的压块4e具有一中心孔，所述热弯模具机构的上连杆11的另一端通过该中心孔与压块紧固连接。
[0059]所述热弯模具7的材料为不锈钢，其线膨胀系数在30 X 10 1?90 X 10 7°C。
[0060]所述真空栗I为无油真空栗，且真空度优于1X10 2Hibar。
[0061]根据本发明的改进，还提出一种利用前述热弯装置制备掠入射型微孔X射线光学元件的方法，包括以下步骤:
[0062]步骤1、清洁热弯模具，将待加工的光学元件放置在热弯模具中，然后将热弯模具放置在真空加热炉的等温区内的底座上；
[0063]步骤2、盖上真空加热炉的炉盖，利用真空栗抽真空，同时以一定的升温速率开始升温，达到预定温度后，开始进入保温状态，保温一段时间后，开始加压，同时继续保温、抽真空；
[0064]步骤3、当压力达到预定值(Ikg?40kg)时，保压一段时间后，将压力卸却，进入退火工序，消除光学元件中的应力；
[0065]步骤4、当光学元件的温度降到室温时，将热弯模具从真空加热炉中取出，热弯模具开模去除制备好的微孔X射线光学元件。
[0066]前述步骤2中，当温度达到预定温度后，保温时间至少为120min。
[0067]前述步骤3中，当压力达到预定值后，保压时间至少为20min。
[0068]在制备的整个过程中，真空加热炉的炉内真空度均要求保持在优于10 2Hibar的状态上。
[0069]下面结合一个具体的示例，更加详细的描述前述制备方法的