专利名称：冲击波速度测量系统的干涉仪支撑机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种支撑装置，尤其涉及一种在惯性约束核聚变(ICF)研究领域中冲击波速度测量系统的干涉仪支撑机构。
背景技术：
惯性约束核聚变是目前普遍采用的一种人工可控核聚变，它利用高能激光作为驱动源(直接或间接驱动)，使靶丸内的燃料持续地压缩到极高的温度和压强，直至达到聚变的条件实现聚变。惯性约束核聚变在民用和军事上都具有十分重大的研究意义，它将为人类探索一种清洁的核能源，研究成果还可用来研制无放射污染的核武器以及发展高能激光武器等。 因此，该研究领域受到了世界各核大国的高度重视，建立了一系列的激光驱动装置。目前世界上主要的激光驱动装置有美国的Nova (10束激光)，Beamlet (I束激光)，0mega (60束激光)，NIF (192束激光)等；俄罗斯的Iskra_6 (128束激光)等；日本的GekkoXH(12束激光)等;法国的Phebus (2束激光)，LMJ (240束激光)等；中国的神光-II(8束激光)，神光-III原型(8束激光)，神光-III主机(48束激光)等；英国的Vulcan (8束激光)等。随着ICF研究的不断深入，人们发现实现高增益聚变的条件极为苛刻，因而被迫建立规模越来越大的激光驱动装置，不断提升驱动能力。相关研究表明，若能对燃料进行等熵压缩，实现聚变所需的驱动能量最小；若不能实现等熵压缩，则实现聚变所需的驱动能量会大幅提升。为了实现等熵压缩，将驱动激光按时序分为四组，构成一连串强度越来越大的驱动能量对燃料分步进行预热、预点火、预压缩、压缩，整个过程持续只有几十纳秒(10_9s)。在这个微观的时间段内，几百束激光必须按照预定的时序精确地到达靶丸，它们的时序一旦出现错乱，将导致打靶失败。因此，在激光驱动器投入运行初期，对激光脉冲的时序进行整形是一项非常重要、必不可少的调试工作。随着国内大型激光驱动装置的建立，对燃料进行近似等熵压缩实现聚变已经成为可能，急需对驱动脉冲进行整形。中国科学院西安光学精密机械研究所于2008年研制了“成像型冲击波速度干涉测量系统”，该设备可以对驱动脉冲到达靶点产生的冲击波的发起时间、会聚时间、冲击波的速度等进行测量，根据测量结果可以检验脉冲整形的效果，指导脉冲优化整形。另外，该设备还可用于“极端物质状态方程研究”、“冲击波作用下材料特性研究”、“冲击波辐射温度测量”等试验，已经成为激光核聚变靶场最重要的测试设备之一。然而，此冲击波测量系统是一个十分精密的干涉测量系统，其主体结构安装在一个2. 4mX I. 2m的光学平台上，内部包含两套马赫_曾德干涉仪。系统对干涉仪的安装精度以及稳定性提出了极高的要求干涉仪的两臂光程差需要达到纳米级(I(T9Hi);调试完之后要求干涉仪能够长时间保持稳定，以保持初始干涉条纹的稳恒。为了提高系统的稳定性，减小使用中的维护时间、提高工作效率，必须采取特殊的措施确保干涉仪状态的稳定。马赫-曾德干涉仪包含四个光学元件，两个反射镜和两个分束镜。四个元件呈菱形排布，菱形的一个角为9°，另一个角为181°，边长为240mm;四个光学元件相互独立地排布在菱形的四个角位置。在初始的设计方案中，干涉仪的四个元件分别固定在光学平台上。然而仿真结果表明光学平台受环境的影响导致台面产生的扭曲变形是影响干涉仪稳定性的最重要的因素。
实用新型内容为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种能够屏蔽台面的扭曲变形、能保证干涉仪的长时间稳定以及结构简单的冲击波速度测量系统的干涉仪支撑机构。本实用新型的技术解决方案是本实用新型提供了一种冲击波速度测量系统的干涉仪支撑机构，其特殊之处在于所述冲击波速度测量系统的干涉仪支撑机构包括下层底板、上层安装板、调节支撑腿以及设置在下层底板上的限位槽；所述调节支撑腿穿过上层安
装板活动设置在下层底板的限位槽内，所述调节支撑腿与限位槽接触的端面可在限位槽内自如滑动。上述限位槽是三个，所述三个限位槽在下层底板上呈丁字形设置。上述限位槽整体呈V形；所述三个限位槽中的两个V形限位槽的朝向一致，并位于同一直线上，另一个V形限位槽的朝向与同一直线上的两个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形清根槽的外边缘向外延伸的延伸面；所述延伸面张开呈V形。上述延伸面与延伸面之间的夹角是90°。上述调节支撑腿包括调节支撑面以及与支撑面固定连接的支撑杆；所述支撑杆穿过上层安装板并活动设置在下层底板的限位槽内，所述支撑杆与限位槽接触的端面可在限位槽内自如滑动。上述支撑杆与限位槽触的端面呈半球形，所述支撑杆与限位槽滑动配合。上述上层安装板上设置有与下层底板上的限位槽位置相对应的固定孔；所述调节支撑腿穿过上层安装板的固定孔与活动设置在下层底板的限位槽内。上述固定孔内设置有丝套，所述丝套是具有内螺纹的凸字形回转体。上述凸字形回转体的丝套包括直径较小的圆柱部分以及直径较大的圆柱部分；所述直径较大的圆柱部分设置有用于将丝套固定在上层安装板上的定位法兰；所述调节支撑腿的支撑杆的外表面设置有螺纹，所述调节支撑腿的支撑杆通过螺纹穿过丝套上直径较小的圆柱部分以及直径较大的圆柱部分并活动设置在下层底板的限位槽内。本实用新型的优点是本实用新型提供了一种冲击波速度测量系统的干涉仪支撑机构，该机构包括下层底板、上层安装板、调节支撑腿以及设置在下层底板上的限位槽；调节支撑腿穿过上层安装板活动设置在下层底板的限位槽内，调节支撑腿与限位槽接触的端面可在限位槽内自如滑动。当光学平台没有任何形变时，干涉仪下层底板与光学平台之间紧密固定，上层安装平台被呈丁字形排布、构成一点一线结构的三个V形槽限位，相对底板位置恒定。当经过一段时间外界环境发生变化，或光学平台自身产生应力释放，将导致光学平台微量扭曲变形，由于干涉仪下层底板与光学平台固定紧密，下层底板也随之发生相应的扭曲变形，但由于上层安装板被一点一线限位，在“线”的方向上支撑腿的半球形端面能够在V形槽内自由滑行，上层安装板不会随下层底板发生扭曲变形，上层安装板上面的光学元件的相对位置不会发生扭曲，保证了干涉仪光学元件状态的稳定。若下层底板发生纵向的扭曲变形时，上层安装板在“线”的方向上保持稳定，而在“点”的方向上支撑腿的半球形端面能够在V形槽内自由滑行，上层安装板同样不会随下层底板发生扭曲变形，干涉仪光学元件的状态仍然保持稳定；若下层底板发生横向的扭曲变形时，由于上层安装板被一点一线限位，在“线”的方向上支撑腿的半球形端面能够在V形槽内自由滑行，上层安装板不会随下层底板发生扭曲变形，上层安装板上面的光学元件的相对位置不会发生扭曲，保证了干涉仪光学元件状态的稳定。由于扭曲变形的方向是不规则的，这种变形可以看成由横向变形和纵向变形合成的结果，上层安装板的三个支撑腿均需在各自的V形槽内自由滑行，上层安装板不会发生扭曲变形，干涉仪光学元件的状态 保持稳定，因此，无论光学平台发生怎样的扭曲变形，干涉仪上层安装板均能够免于随之变形，上层安装板上的光学元件的状态能够长时间保持稳定。
图I是本实用新型所提供的支撑机构的结构示意图；图2是图I的A-A向视图；图3是本实用新型所采用的下层底板的结构示意图；图4是图3的A-A向视图；图5是本实用新型的使用状态参考图；其中I-上层安装板；2_下层底板；3_调节支撑腿；4_丝套；5_限位槽。
具体实施方式
参见图I以及图2，本实用新型提供了一种冲击波速度测量系统的干涉仪支撑机构，该机构包括下层底板2、上层安装板I、调节支撑腿3以及设置在下层底板2上的限位槽5 ;调节支撑腿3穿过上层安装板I活动设置在下层底板2的限位槽5内，调节支撑腿3与限位槽5接触的端面可在限位槽5内自如滑动。参见图3以及图4，限位槽5是三个，这三个限位槽5在下层底板2上呈丁字形或品字形或凸字形设置；限位槽5整体呈V形；三个限位槽5中的两个V形限位槽5的朝向一致，并位于同一直线上，另一个V形限位槽5的朝向与同一直线上的两个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形清根槽的外边缘向外延伸的延伸面；延伸面张开呈V形。延伸面与延伸面之间的夹角是90°。调节支撑腿3包括调节支撑面以及与支撑面固定连接的支撑杆；支撑杆穿过上层安装板I并活动设置在下层底板2的限位槽5内，支撑杆与限位槽5接触的端面可在限位槽5内自如滑动。支撑杆与限位槽5触的端面呈半球形，前端部呈半球形的支撑杆与限位槽5滑动配合。上层安装板I上设置有与下层底板2上的限位槽5位置相对应的固定孔；调节支撑腿3穿过上层安装板I的固定孔活动设置在下层底板2的限位槽5内。固定孔内设置有丝套4，丝套4是具有内螺纹的凸字形回转体。凸字形回转体的丝套4包括直径较小的圆柱部分以及直径较大的圆柱部分；直径较大的圆柱部分设置有用于将丝套4固定在上层安装板I上的定位法兰；调节支撑腿3的支撑杆的外表面设置有螺纹，调节支撑腿3的支撑杆通过螺纹穿过丝套4上直径较小的圆柱部分以及直径较大的圆柱部分并活动设置在下层底板2的限位槽5内。本案实用新型的干涉仪支撑机构主要包括干涉仪下层底板2、V形限位槽5、干涉仪上层安装板I、调节支撑腿3、丝套4等。干涉仪下层底板2是一块由硬铝材料加工而成的长方形平板，它通过8个固定孔固定在光学台上，用于安装屏蔽形变应力的机构，并支撑干涉仪上层安装板I。V形限位槽5是由不锈钢材料加工而成的V形槽，两个V形面夹角90°，槽底加工U形清根槽。每个干涉仪支撑机构包含三个V形限位槽5，它们呈丁字形固定在干涉仪下层底板2的上表面。其中两个V形槽的朝向一致，并位于同一直线上；另外一个V形槽与上述直线具有一定的距离，其V形槽的朝向与前两个相互垂直，如图I所示。其中，每个V形槽通过四颗螺钉与干涉仪下层底板2固定。干涉仪上层安装板I是一块大小、材料均与下层底板2相同的长方形平板，上层安装板I内部镶有三个丝套4，丝套4的分布与下层底板2V形槽的分布完全一致，呈丁字形分布。丝套4是由黄铜材料加工而成的具有内螺纹的“凸”形回转体结构；“凸”形结构中直径较小的圆柱部分的外表面为安装定位面；“凸”形结构中直径较大的部分为安装定位法兰，用于将丝套4固定在上层安装板I内。调节支撑腿3是由不锈钢材料加工而成的具有半球形端面的滚花平头螺钉，其螺纹与丝套4相配并通过精密研磨，实现极小间隙的流畅调节；每个干涉仪支撑机构包含三个调节支撑腿3。在使用中，二者之间涂抹少量润滑脂，使得手感更加舒适。干涉仪支撑机构的装配顺序为首先，将装配了三个V形槽的下层底板2通过八个螺钉孔按照既定位置紧紧固定在光学平台上；然后，将三个丝套4镶进干涉仪上层安装板1，并通过丝套4法兰将其固定在上层安装板I之中；接着，将三个调节支撑腿3按照图2所示的方向旋进丝套4内；最后，将干涉仪上层安装板I叠放在下层底板2之上，使三个调节支撑腿3的半球形端面分别置于三个V形槽内，此时就完成了干涉仪支撑机构的初始装配。参见图5，干涉仪的光学元件在上层安装板I上的摆布呈菱形分布。每个光学元件都安装在一个外购的标准镜架上，通过镜架固定在上层安装板I上，标准镜架自身具有调节功能，可以精密调整光学元件的姿态。本实用新型所提供的这种支撑机构屏蔽形变应力的机理是①当光学平台没有任何形变时在初始条件下，干涉仪下层底板2与光学平台之间紧密固定；上层安装平台被呈丁字形排布、构成一点一线结构的三个V形槽限位，相对底板位置恒定。②当光学平台发生形变时[0051]若经过一段时间外界环境发生变化，或光学平台自身产生应力释放，将导致光学平台微量扭曲变形。由于干涉仪下层底板2与光学平台固定紧密，下层底板2也随之发生相应的扭曲变形。但上层安装板I却能免于扭曲变形参见图4,若下层底板2发生横向的扭曲变形时，由于上层安装板I被一点一线限位，在“线”的方向上支撑腿的半球形端面能够在V形槽内自由滑行，上层安装板I不会随下层底板2发生扭曲变形，上层安装板I上面的光学元件的相对位置不会发生扭曲，保证了干涉仪光学元件状态的稳定。参见图4，若下层底板2发生纵向的扭曲变形时，上层安装板I在“线”的方向上保持稳定，而在点的方向上支撑腿的半球形端面能够在V形槽内自由滑行，上层安装板I同样不会随下层底板2发生扭曲变形，干涉仪光学元件的状态仍然保持稳定。一般情况下，扭曲变形的方向是不规则的，但这种变形可以看成由横向变形和纵向变形合成的结果。这时，上层安装板I的三个支撑腿均需在各自的V形槽内自由滑行，上层安装板I不会发生扭曲变形，干涉仪光学元件的状态保持稳定。可见，无论光学平台发生怎样的扭曲变形，干涉仪上层安装板I均能够免于随之变形，所以上层安装板I上的光学元件的状态能够长时间保持稳定。
权利要求1.一种冲击波速度测量系统的干涉仪支撑机构，其特征在于所述冲击波速度测量系统的干涉仪支撑机构包括下层底板、上层安装板、调节支撑腿以及设置在下层底板上的限位槽；所述调节支撑腿穿过上层安装板活动设置在下层底板的限位槽内，所述调节支撑腿与限位槽接触的端面可在限位槽内自如滑动。
2.根据权利要求I所述的冲击波速度测量系统的干涉仪支撑机构，其特征在于所述限位槽是三个，所述三个限位槽在下层底板上呈丁字形设置。
3.根据权利要求2所述的冲击波速度测量系统的干涉仪支撑机构，其特征在于所述限位槽整体呈V形；所述三个限位槽中的两个V形限位槽的朝向一致，并位于同一直线上，另一个V形限位槽的朝向与同一直线上的两个V形限位槽的朝向相互垂直。
4.根据权利要求3所述的冲击波速度测量系统的干涉仪支撑机构，其特征在于所述V形限位槽包括U形清根槽以及沿U形清根槽的外边缘向外延伸的延伸面；所述延伸面张开呈V形。
5.根据权利要求4所述的冲击波速度测量系统的干涉仪支撑机构，其特征在于所述延伸面与延伸面之间的夹角是90°。
6.根据权利要求I或2或3或4或5所述的冲击波速度测量系统的干涉仪支撑机构，其特征在于所述调节支撑腿包括调节支撑面以及与支撑面固定连接的支撑杆；所述支撑杆穿过上层安装板并活动设置在下层底板的限位槽内，所述支撑杆与限位槽接触的端面可在限位槽内自如滑动。
7.根据权利要求6所述的冲击波速度测量系统的干涉仪支撑机构，其特征在于所述支撑杆与限位槽触的端面呈半球形，所述支撑杆与限位槽滑动配合。
8.根据权利要求7所述的冲击波速度测量系统的干涉仪支撑机构，其特征在于所述上层安装板上设置有与下层底板上的限位槽位置相对应的固定孔；所述调节支撑腿穿过上层安装板的固定孔与活动设置在下层底板的限位槽内。
9.根据权利要求8所述的冲击波速度测量系统的干涉仪支撑机构，其特征在于所述固定孔内设置有丝套，所述丝套是具有内螺纹的凸字形回转体。
10.根据权利要求9所述的冲击波速度测量系统的干涉仪支撑机构，其特征在于所述凸字形回转体的丝套包括直径较小的圆柱部分以及直径较大的圆柱部分；所述直径较大的圆柱部分设置有用于将丝套固定在上层安装板上的定位法兰；所述调节支撑腿的支撑杆的外表面设置有螺纹，所述调节支撑腿的支撑杆通过螺纹穿过丝套上直径较小的圆柱部分以及直径较大的圆柱部分并活动设置在下层底板的限位槽内。
专利摘要本实用新型涉及一种冲击波速度测量系统的干涉仪支撑机构，该冲击波速度测量系统的干涉仪支撑机构包括下层底板、上层安装板、调节支撑腿以及设置在下层底板上的限位槽；调节支撑腿穿过上层安装板活动设置在下层底板的限位槽内，调节支撑腿与限位槽接触的端面可在限位槽内自如滑动。本实用新型提供了一种能够屏蔽台面的扭曲变形、能保证干涉仪的长时间稳定以及结构简单的冲击波速度测量系统的干涉仪支撑机构。
文档编号F16M11/00GK202710188SQ20122034322
公开日2013年1月30日 申请日期2012年7月16日 优先权日2012年7月16日
发明者闫亚东, 何俊华, 达争尚, 陈良益, 齐文博, 孙策 申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所