RU2541438C1 - Method of assembling mirror module of x-ray telescope, having n coaxial inserts forming elementary mirrors - Google Patents
Method of assembling mirror module of x-ray telescope, having n coaxial inserts forming elementary mirrors Download PDFInfo
- Publication number
- RU2541438C1 RU2541438C1 RU2013134906/28A RU2013134906A RU2541438C1 RU 2541438 C1 RU2541438 C1 RU 2541438C1 RU 2013134906/28 A RU2013134906/28 A RU 2013134906/28A RU 2013134906 A RU2013134906 A RU 2013134906A RU 2541438 C1 RU2541438 C1 RU 2541438C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- base
- inserts
- insert
- grooves
- carried out
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к оптическому приборостроению, рентгеновской астрономии и может быть использовано при разработке способов сборки зеркальной системы телескопов, предназначенных для наблюдения астрономических объектов в рентгеновском диапазоне спектра электромагнитного излучения, в частности касается способа сборки зеркального модуля рентгеновского телескопа, содержащего N коаксиальных вкладышей, образующих элементарные зеркала.The invention relates to optical instrumentation, X-ray astronomy, and can be used to develop methods for assembling a mirror system of telescopes designed to observe astronomical objects in the X-ray range of the electromagnetic radiation spectrum, in particular, to a method for assembling a mirror module of an X-ray telescope containing N coaxial inserts forming elementary mirrors .
Тенденции развития рентгеновской астрономии направлены на улучшение пространственного разрешения приборов, расширение энергетического диапазона в сторону жестких энергий и увеличение поля зрения телескопов. Эти задачи решаются путем использования усовершенствованной оптики, оптимизации конструкции зеркальных модулей, повышения технологичности изготовления плотно вложенных тонких оболочек (вкладышей), уменьшения веса. Основные характеристики телескопов напрямую зависят от способов изготовления зеркальных систем. При практической разработке зеркальных систем скользящего падения для рентгеновских телескопов часто возникает задача выбора таких параметров системы, при которых одновременно достигаются максимальная светосила и разрешение в заданном поле зрения. Детальное знание зависимости коэффициента зеркального отражения от микрогеометрии отражающей поверхности, а также углового распределения рассеянного излучения (индикатрисы рассеяния) позволяет количественно определить светосилу системы, которая характеризуется эффективной площадью. Требования получения максимальной светосилы и разрешения противоречат одно другому. Задача поиска оптимальных параметров системы может быть решена как расчетным, так и аналитическим путем.X-ray astronomy development trends are aimed at improving the spatial resolution of instruments, expanding the energy range towards hard energies, and increasing the field of view of telescopes. These tasks are solved by using advanced optics, optimizing the design of mirror modules, increasing the manufacturability of the manufacture of tightly enclosed thin shells (liners), and reducing weight. The main characteristics of telescopes directly depend on the methods of manufacturing mirror systems. In the practical development of mirrored systems of moving incidence for X-ray telescopes, the problem often arises of choosing such system parameters for which maximum aperture and resolution are simultaneously achieved in a given field of view. Detailed knowledge of the dependence of the specular reflection coefficient on the microgeometry of the reflecting surface, as well as the angular distribution of the scattered radiation (scattering indicatrix) allows us to quantitatively determine the luminosity of the system, which is characterized by the effective area. The requirements for obtaining maximum aperture and resolution contradict one another. The task of finding the optimal parameters of the system can be solved both by calculation and by analytical means.
Известен способ сборки устройства для концентрации расходящегося пучка рентгеновского излучения, содержащего коаксиальные вкладыши, из описания к авторскому свидетельству (А.С.) СССР №1491232 (авторы Кумахов М.А. и др., МПК G21K 1/06, опубликовано 20.04.1998 г., бюл. №11). Устройство для концентрации расходящегося пучка рентгеновского излучения по этому А.С. является аналогом рентгеновской оптики для астрономического телескопа и включает набор коаксиальных вкладышей с внутренними отражающими поверхностями и одинаковой разностью радиусов соседних вкладышей. Выходные концы вкладышей расположены в одной плоскости, являющейся выходной плоскостью устройства, а входные расположены на поверхности вращения, имеющей гиперболическую образующую.A known method of assembling a device for the concentration of a diverging beam of x-ray radiation containing coaxial inserts from the description to the copyright certificate (AS) of the USSR No. 1491232 (authors Kumakhov MA and others, IPC G21K 1/06, published on 04/20/1998 g., bull. No. 11). A device for concentrating a divergent x-ray beam according to this A.S. is an analog of x-ray optics for an astronomical telescope and includes a set of coaxial inserts with internal reflective surfaces and the same difference in the radii of adjacent inserts. The output ends of the liners are located in one plane, which is the output plane of the device, and the input ends are located on the surface of rotation having a hyperbolic generatrix.
Известен также способ сборки зеркального модуля рентгеновского телескопа ХММ, описанный в статье Producing the X-ray Mirrors for ESAT′s XMM Spacecraft (авторы Шамбюр Д. и др., опубликован в ESA №89, февраль 1997, с.68-79). Представленный в статье способ сборки оптического устройства подходит для сборки зеркального модуля, содержащего N коаксиальных вкладышей (элементарных зеркал) типа WOLTER I, функционирующих в энергетическом диапазоне от 0,003 КэВ до 100 КэВ (то есть на длинах волн в диапазоне от 400 нм до 0,01 нм). В процессе сборки каждый вкладыш, начиная с находящегося ближе всего к центру, подвергается обмеру, а затем устанавливается в заданное положение своим вторым концом и закрепляется на основании, причем сборка этих вкладышей осуществляется в направлении от центра к наружной стороне данного оптического устройства. Способ включает вклейку вкладышей в пазы основания на стенде, включающем оптическую скамью. Вклейку производят, начиная с вкладыша, находящегося ближе всего к центру, являющегося самым внутренним в зеркальном модуле. Вкладыш размещают на основании выходным концом, который выполнен большим диаметром, чем входной конец. Ввод вкладышей в пазы основания осуществляют вертикальным перемещением с помощью транслятора оптической скамьи стенда, на котором их фиксируют удерживающим узлом с возможностью их наклона и горизонтального смещения. Перед окончательным вклеиванием вкладышей в пазы основания осуществляют их предварительное вклеивание эпоксидным клеем, после чего контролируют их оптические характеристики путем тестирования, сравнивая с эталоном, стоящим свободно без склейки, и затем осуществляют окончательное вклеивание вкладышей. После вклейки первого вкладыша на основании зеркального модуля снаружи его размещают второй вкладыш, непосредственно примыкающий к первому, после чего осуществляют предварительное вклеивание и контроль оптических характеристик второго вкладыша, а затем его окончательно вклеивают. Последним размещают на основании N-й вкладыш, который находится дальше всего от центра и является самым наружным в зеркальном модуле.There is also a known method of assembling the mirror module of the XMM X-ray telescope, described in the article Producing the X-ray Mirrors for ESAT's XMM Spacecraft (authors Shambyur D. et al., Published in ESA No. 89, February 1997, pp. 68-79). The optical device assembly method presented in the article is suitable for assembling a mirror module containing N coaxial inserts (elementary mirrors) of the WOLTER I type, operating in the energy range from 0.003 keV to 100 keV (i.e., at wavelengths in the range from 400 nm to 0.01 nm). During the assembly process, each insert, starting from the one closest to the center, is measured, and then set to a predetermined position with its second end and fixed to the base, and the assembly of these inserts is carried out in the direction from the center to the outside of this optical device. The method includes pasting the liners into the grooves of the base on a stand including an optical bench. The gluing is carried out starting from the insert closest to the center, which is the innermost in the mirror module. The liner is placed on the base of the output end, which is made larger in diameter than the input end. Insertion of inserts into the grooves of the base is carried out by vertical movement using a translator of an optical bench bench, on which they are fixed with a holding unit with the possibility of their tilt and horizontal displacement. Before the final gluing of the inserts into the grooves of the base, they are pre-glued with epoxy glue, then their optical characteristics are controlled by testing, comparing with a standard that is free without gluing, and then the final gluing of the inserts is carried out. After pasting the first liner on the base of the mirror module, a second liner is placed outside it, immediately adjacent to the first, after which the optical characteristics of the second liner are pre-glued and checked, and then finally glued. The last is placed on the basis of the Nth insert, which is farthest from the center and is the outermost in the mirror module.
Несмотря на то, что можно проконтролировать оптические характеристики каждого вкладыша, образующего зеркало, нет возможности внести индивидуальные коррективы для каждого из вкладышей. Следует также отметить, что операция сборки влечет за собой деформации оптической системы и дифференциальные деформации, последние связаны с различными тепловыми коэффициентами расширения между вкладышами и их основанием, кроме того, достаточно трудно выставить соответствующим образом вдоль одного направления все вкладыши и обеспечить совпадение их фокусов. Применение эталонного цилиндра требует дополнительного времени на выставление и проверку позиционирования самого эталонного цилиндра, что усложняет способ.Despite the fact that it is possible to control the optical characteristics of each insert forming a mirror, it is not possible to make individual adjustments for each of the inserts. It should also be noted that the assembly operation entails deformations of the optical system and differential deformations, the latter being associated with different thermal expansion coefficients between the inserts and their base, in addition, it is quite difficult to set all the inserts appropriately along one direction and ensure that their foci coincide. The use of the reference cylinder requires additional time for setting and checking the positioning of the reference cylinder itself, which complicates the method.
Известен другой способ сборки зеркального модуля рентгеновского телескопа, содержащего N коаксиальных вкладышей, которые представляют собой элементарные зеркала. Этот способ выбран в качестве наиболее близкого аналога по количеству сходных признаков и решаемой задаче (RU 2225629 C2, G02B 23/00, опубликовано 10.03.2004, заявители АЖАНС СПАСЬЯЛЬ ЭРОПЕЕН (FR), ЮНИВЕРСИТЕ ДЕ ЛЬЕЖ (BE)). Данный способ сборки частично устраняет недостатки предыдущего аналога и позволяет осуществить требуемые обмеры, а в случае необходимости, внести коррективы всякий раз при установке нового вкладыша. Способ заключается в том, что сборка производится, начиная с установки вкладыша, находящегося дальше всего от центра, устанавливая и закрепляя вкладыши своими концами с меньшим диаметром на основании. Способ сборки включает последовательную вклейку в пазы основания вкладышей, начиная с вкладыша, являющегося самым наружным в зеркальном модуле, и контроль оптических характеристик каждого вкладыша. Ввод вкладышей в пазы основания осуществляют оборудованием для манипуляций с вкладышами, описанным в предыдущем аналоге, - с помощью транслятора оптической скамьи стенда для вклейки. Перед фиксацией каждого вкладыша осуществляют его позиционирование на основании, обмер топографических характеристик внутренней поверхности, повторное позиционирование на основании, в случае необходимости, в зависимости от результатов обмера его топографических характеристик. При обмере топографических характеристик вкладышей используют дифференциальное измерение путем сканирования внутренней поверхности вкладыша и эталонного цилиндра, располагающегося на основании в эталонном положении, причем упомянутое дифференциальное измерение осуществляют без механического контакта при помощи датчиков, размещенных на измерительном столе, параметры перемещения которого определяются по отношению к эталонному цилиндру. В процессе установки вкладыши удерживаются в точках, распределенных одинаковым образом, по краям, и перемещаются параллельно оси с использованием эталонного цилиндра в качестве ориентира в горизонтальных осях таким образом, чтобы обеспечить перемещение вкладыша вдоль заданной траектории, которая позволяет поместить вкладыш на требуемом месте без касания с установленными ранее вкладышами. За сканированием рассчитывается оптимальное положение вкладыша, и используемое оборудование манипулирования обеспечивает, в случае необходимости, перестановку этого вкладыша. Затем вкладыш закрепляют в требуемом положении путем приклеивания или при помощи механического крепления, например, винтами. При этом оборудование для манипуляций отсоединяется от вкладыша. В этот момент вес вкладыша передается на основание, что вызывает его деформацию. Эта деформация подвергается измерению, и устройство компенсации деформаций создает усилия, обеспечивающие компенсацию этой деформации для того, чтобы перевести основание в его исходное положение. Однако может оказаться, что установка вкладыша вызывает появление небольших погрешностей угла и небольшие локальные деформации зеркала, имеющие величину порядка нескольких микрон, в окрестности точек его закрепления. Эти погрешности могут быть компенсированы путем повторного обмера при помощи сканирования топографических характеристик вкладыша. После фиксации снова осуществляют обмер топографических характеристик внутренней поверхности вкладыша, закрепленного на основании, и производят ионную обработку, в случае необходимости, его внутренней поверхности. Различие между измеренными и желательными топографическими характеристиками позволяет определить количество материала, которое необходимо удалить при помощи ионной обработки, и отрегулировать параметры ионной обработки. В этом случае система измерения удаляется и на ее место устанавливается силовая головка, содержащая устройство позиционирования по трем осям, предназначенное для точного размещения головки обработки по отношению к эталонному цилиндру. После окончательной фиксации положения вкладыша наносят отражающее покрытие и осуществляют оптическую проверку вкладыша с помощью устройства сканирования, оборудованного датчиками, например, лазерного типа, магнитного типа или же емкостного типа, обеспечивающими измерения параметров оптических поверхностей. После того как один вкладыш установлен и закреплен на основании устанавливают следующий, повторяя для этого описанную выше последовательность операций.There is another method of assembling a mirror module of an X-ray telescope containing N coaxial inserts, which are elementary mirrors. This method was chosen as the closest analogue in terms of the number of similar features and the problem to be solved (RU 2225629 C2, G02B 23/00, published March 10, 2004, applicants AJANS SPASJAL EROPEIN (FR), UNIVERSITY DE LIEZH (BE)). This assembly method partially eliminates the disadvantages of the previous analogue and allows you to carry out the required measurements, and if necessary, make adjustments every time you install a new liner. The method consists in the fact that the assembly is carried out, starting with the installation of the liner located farthest from the center, installing and fixing the liners with their ends with a smaller diameter on the base. The assembly method includes sequential pasting into the grooves of the base of the liners, starting with the liner, which is the outermost in the mirror module, and monitoring the optical characteristics of each liner. Insertion of inserts into the grooves of the base is carried out by the equipment for manipulating the inserts described in the previous analogue, using the translator of the optical bench of the insertion stand. Before fixing each insert, it is positioned on the base, the topographic characteristics of the inner surface are measured, repeated positioning on the basis, if necessary, depending on the measurement results of its topographic characteristics. When measuring the topographic characteristics of the liners, differential measurement is used by scanning the inner surface of the liner and the reference cylinder located on the base in the reference position, the differential measurement being carried out without mechanical contact using sensors placed on the measuring table, the movement parameters of which are determined with respect to the reference cylinder . During installation, the liners are held at points that are distributed in the same way along the edges and are moved parallel to the axis using the reference cylinder as a guideline in the horizontal axes so as to ensure that the liner moves along a predetermined path that allows you to place the liner in the desired location without touching previously installed liners. After scanning, the optimal position of the liner is calculated, and the manipulation equipment used ensures, if necessary, the rearrangement of this liner. Then the liner is fixed in the desired position by gluing or by mechanical fastening, for example, with screws. At the same time, the equipment for manipulations is disconnected from the liner. At this point, the weight of the liner is transferred to the base, which causes its deformation. This deformation is measured and the strain compensation device creates efforts to compensate for this deformation in order to return the base to its original position. However, it may turn out that installation of the insert causes the appearance of small angle errors and small local deformations of the mirror, which are of the order of several microns, in the vicinity of the points of its fastening. These errors can be compensated by re-measurement by scanning the topographic characteristics of the liner. After fixation, the topographic characteristics of the inner surface of the liner fixed on the base are measured again and ion treatment, if necessary, of its inner surface is performed. The difference between the measured and desired topographic characteristics allows you to determine the amount of material that must be removed using ion treatment and adjust the parameters of the ion treatment. In this case, the measurement system is removed and a power head is installed in its place, containing a three-axis positioning device designed to accurately position the processing head with respect to the reference cylinder. After the final fixation of the position of the liner, a reflective coating is applied and optical verification of the liner is carried out using a scanning device equipped with sensors, for example, a laser type, a magnetic type, or a capacitive type, which measure optical surface parameters. After one insert is installed and fixed on the base, the next one is installed, repeating the above described sequence of operations.
Недостатком данного способа является его сложность, нетехнологичность из-за необходимости применения неоднократно повторяющихся операций на каждом этапе процесса установки каждого вкладыша, кроме того, контроль топографических характеристик в процессе позиционирования вкладышей относительно основания осложняет эту процедуру, что может привести к снижению точности, т.к. сужает спектр измерений. Применение эталонного цилиндра, как и в предыдущем аналоге, требует дополнительного времени на выставление и проверку позиционирования самого эталонного цилиндра. Следует также отметить, что описанная методика внесения индивидуальных коррективов для каждого вкладыша вносит ограничения на выбор направления сборки вкладышей, т.к. в этом случае сборку с контролем характеристик каждого вкладыша можно осуществить только, начиная с установки вкладыша, находящегося дальше всего от центра, в направлении от наружной стороны к центру данного зеркального модуля.The disadvantage of this method is its complexity, low technology due to the need to use repeatedly repeated operations at each stage of the installation process of each insert, in addition, control of topographic characteristics in the process of positioning the inserts relative to the base complicates this procedure, which can lead to a decrease in accuracy, because . narrows the range of measurements. The use of the reference cylinder, as in the previous analogue, requires additional time for setting and checking the positioning of the reference cylinder itself. It should also be noted that the described methodology for making individual adjustments for each insert introduces limitations on the choice of insert assembly direction, since in this case, assembly with monitoring of the characteristics of each insert can be carried out only by starting with the installation of the insert, which is farthest from the center, in the direction from the outside to the center of this mirror module.
Технический результат заявляемого способа заключается в обеспечении точности сборки более простым путем - обеспечения выставления основания, запирающей оболочки и зеркала с точностью Δφ1≤ ±3” без многократно повторяющихся операций.The technical result of the proposed method is to ensure the accuracy of the assembly in a simpler way - to ensure the exposure of the base, the locking shell and the mirror with an accuracy of Δφ 1 ≤ ± 3 ”without repeatedly repeating operations.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе сборки зеркального модуля рентгеновского телескопа, содержащего N коаксиальных вкладышей, образующих элементарные зеркала, включающем последовательную вклейку в пазы основания вкладышей с предварительным их позиционированием относительно основания и контролем топографических характеристик каждого вкладыша, юстировку основания и вкладышей и контроль оптических характеристик каждого вкладыша, при этом ввод вкладышей в пазы основания осуществляют с помощью транслятора оптической скамьи стенда для вклейки, на котором их фиксируют удерживающим узлом с возможностью наклона, вертикального и горизонтального перемещения, контроль топографических характеристик каждого вкладыша проводят до их позиционирования относительно основания, которое осуществляют над ним без касания, а юстировку основания и вкладышей осуществляют относительно пучка лазерного излучения видимого спектрального диапазона с квазиплоским волновым фронтом, расходимостью θ, которую выбирают из условия θ≤3·10-5 рад, причем контроль оптических характеристик осуществляют путем регистрации фокального пятна зеркала на детекторе с зарядовой связью, которое совмещают с перекрестьем, фиксирующим оптическую ось пучка.The specified technical result is achieved due to the fact that in the method of assembling a mirror module of an X-ray telescope containing N coaxial inserts forming elementary mirrors, including sequential pasting into the grooves of the base of the inserts with their preliminary positioning relative to the base and controlling the topographic characteristics of each insert, adjusting the base and inserts and monitoring the optical characteristics of each insert, while inserting the inserts into the grooves of the base is carried out using trans of the optical bench stand for gluing, on which they are fixed with a holding unit with the possibility of tilting, vertical and horizontal movement, the topographic characteristics of each insert are checked until they are positioned relative to the base, which is carried out above it without touching, and the base and inserts are aligned relative to the laser beam visible spectral range of the radiation with quasi-planar wavefront divergence θ, which is selected from the condition θ≤3 · 10 -5 rad, wherein cont s optical characteristics was performed by registration of the focal spot mirror on a CCD detector which is aligned with crosshairs, fixing the optical axis of the beam.
Кроме того:Besides:
- вклейку можно осуществлять в вертикальном положении;- gluing can be carried out in a vertical position;
- при позиционировании вкладышей над основанием зазор выбирают не более 1 мм;- when positioning the liners above the base, the gap is selected no more than 1 mm;
- в процессе вклейки вкладышей в пазы основания формируют зазор между ними, не превышающий 5 мм;- in the process of gluing the inserts into the grooves of the base, a gap between them is formed, not exceeding 5 mm;
- в качестве источника лазерного излучения видимого спектрального диапазона используют He-Ne лазер с длиной волны λ=0,63 мкм.- a He-Ne laser with a wavelength of λ = 0.63 μm is used as a source of laser radiation of the visible spectral range.
Проведение контроля топографических характеристик каждого вкладыша до их позиционирования относительно основания позволяет упростить и удешевить процесс контроля, а также обеспечить более широкий спектр измерений, что повышает точность контроля.Monitoring the topographic characteristics of each insert before they are positioned relative to the base allows you to simplify and reduce the cost of the control process, as well as provide a wider range of measurements, which increases the accuracy of the control.
Осуществление позиционирования вкладышей над основанием с зазором не более 1 мм, без предварительной установки на основание, позволяет избежать повреждения вкладыша в основании, сокращает время позиционирования и увеличивает точность положения вкладышей относительно основания. Выбор величины зазора был сделан экспериментальным путем и связан с точностью и удобством осуществления.The implementation of the positioning of the liners above the base with a gap of not more than 1 mm, without pre-installation on the base, avoids damage to the liner at the base, reduces the positioning time and increases the accuracy of the position of the liners relative to the base. The choice of the gap was made experimentally and is associated with accuracy and ease of implementation.
Осуществление юстировки основания и вкладышей относительно пучка повышает точность и сокращает время юстировки, кроме того, позволяет осуществлять сборку, начиная как с внутреннего вкладыша, так и с наружного.The alignment of the base and liners relative to the beam increases the accuracy and reduces the alignment time, in addition, allows assembly, starting with both the inner liner and the outer.
Применение излучения видимого спектрального диапазона и выбор типа лазера, в качестве которого используют He-Ne лазер с длиной волны λ=0,63 мкм, связаны с обеспечением необходимых требований, предъявляемых к характеристикам пучка, а также простотой эксплуатации.The use of radiation of the visible spectral range and the choice of the type of laser, which is used as a He-Ne laser with a wavelength of λ = 0.63 μm, are associated with providing the necessary requirements for the characteristics of the beam, as well as ease of operation.
Формирование лазерного пучка с квазиплоским волновым фронтом, расходимостью θ, выбранной экспериментально расчетным путем из условия θ≤3·10-5 рад, позволяет обеспечить точность выставления и позиционирования вкладышей относительно основания и друг друга.The formation of a laser beam with a quasi-plane wavefront, divergence θ, selected experimentally by calculation from the condition θ≤3 · 10 -5 rad, allows to ensure the accuracy of the alignment and positioning of the liners relative to the base and each other.
Осуществление контроля оптических характеристик путем регистрации фокального пятна зеркала на детекторе с зарядовой связью, которое совмещают с перекрестьем, фиксирующим оптическую ось пучка, необходимо и достаточно для точного выставления и позиционирования вкладышей относительно основания и друг друга простым и дешевым способом.Monitoring optical characteristics by registering the focal spot of a mirror on a charge-coupled detector, which is combined with a crosshair fixing the optical axis of the beam, is necessary and sufficient for accurate alignment and positioning of the inserts relative to the base and each other in a simple and cheap way.
На фиг.1 изображен общий вид вертикальной оптической скамьи стенда для вклейки вкладышей.Figure 1 shows a General view of a vertical optical bench stand for gluing inserts.
На фиг.2 - удерживающий узел основания.Figure 2 - holding the base unit.
На фиг.3 - схема стенда сборки с удерживающим узлом вкладышей.Figure 3 - diagram of the assembly stand with a retaining node inserts.
На фиг.4 - основание с пазами и замыкающей оболочкой.Figure 4 - base with grooves and a closing shell.
Обозначения к фигурам: 1 - узел удержания вкладышей; 2 - основание; 3 - замыкающая оболочка; 4 - транслятор BOC; 5 - микроскопы; 6, 7 - CCD; 8 - опорная плита зеркальной системы; 9 - крепежные болты; 10 - микрометрические столики основания; 11 - вкладыши (рентгеновские зеркала); 12 - микрометрические столики узла удержания.Legend to the figures: 1 - node retention liners; 2 - base; 3 - closing shell; 4 - BOC translator; 5 - microscopes; 6, 7 - CCD; 8 - base plate of the mirror system; 9 - fixing bolts; 10 - micrometric tables of the base; 11 - inserts (x-ray mirrors); 12 - micrometric tables of the retention unit.
В качестве примера конкретного выполнения, поясняющего предлагаемый способ, можно использовать специализированный стенд для вклейки вкладышей, изображенный на фиг.1. Вкладышами 11 (фиг.3) являются рентгеновские зеркала (РЗ) телескопа ART-XC международного проекта создания астрофизической обсерватории. РЗ в количестве 28 шт. изготовлены с требуемой чистотой отражающей поверхности (до Ra 0,4 нм) из сплава Ni-Co, с нанесением на внутреннюю поверхность отражающего слоя (иридиевое покрытие) и последующим контролем фокусного расстояния. Операции, связанные со сборкой РЗ в рентгеновскую зеркальную систему (РЗС), производятся на видимом излучении юстировочного He-Ne лазера с длиной волны λ=0,63 мкм. Для этого с помощью телескопической системы формируется «широкий» пучок с квазиплоским волновым фронтом, по которому и производится выставление всех вкладышей 11 и замыкающей оболочки 3. Основным узлом стенда является вертикальная оптическая скамья (BOC), общий вид которой показан на фиг.1. Главным элементом BOC является транслятор 4, по которому обеспечивается вертикальное перемещение вкладышей 11 и замыкающей оболочки 3, включая их ввод в пазы основания 2, где они и вклеиваются. Угловая и поперечная ориентация их в пазах основания осуществляется с помощью микрометрических подвижек узла удержания вкладышей 11 и замыкающей оболочки 3. Контроль над их вводом непосредственно в пазы основания 2 производится с использованием трех микроскопов 5, положение по углу контролируется также по пятну на приемной площадке CCD 6, 7, которое совмещается с перекрестьем, фиксирующим оптическую ось пучка.As an example of a specific implementation, explaining the proposed method, you can use a specialized stand for gluing inserts, shown in figure 1. The liners 11 (figure 3) are x-ray mirrors (RE) of the telescope ART-XC of the international project for the creation of an astrophysical observatory. RE in the amount of 28 pcs. made with the required purity of the reflective surface (up to Ra 0.4 nm) from a Ni-Co alloy, with a reflective layer (iridium coating) applied to the inner surface and subsequent control of the focal length. The operations associated with the assembly of REs in an X-ray mirror system (REES) are performed on the visible radiation of an alignment He-Ne laser with a wavelength of λ = 0.63 μm. To do this, using a telescopic system, a “wide” beam is formed with a quasi-plane wavefront, along which all the
Последовательность операций.Sequence of operations.
Выставляют основание 2 (фиг.1, 2, 3, 4) на опорную плиту зеркальной системы 8 (фиг.2, 3) и закрепляют его с помощью трех болтов 9 (фиг.2). Производят котировочные операции по выставлению основания в ход лучей BOC. Для этого регистрируют отраженный от нижней грани основания 2 сигнал в плоскости диафрагмы (на фиг. не показана). При расходимости излучения 2θ≤3·10-5 рад его диаметр составляет ⌀1≤0,45 мм. Совмещают геометрический центр зарегистрированного сигнала с диафрагмой. Точность совмещения ±1 мм, которая позволит обеспечить выставление основания под углом ≈7” к котировочному пучку (ЮП). Операция совмещения производится за счет наклонов опорной плиты 8 с основанием 2, с помощью трех микрометрических столиков 10 (фиг.2, 3). Оснащают узел удержания 1 (фиг.1) элементами обжатия (на фиг. не показаны) с минимальным диаметром 50 мм (по минимальному диаметру РЗ) и микрометрическими столиками 12 (фиг.3). Сборку вкладышей осуществляют в направлении от центра к наружной стороне собираемого модуля, начиная с вкладыша, находящегося ближе всего к центру (последовательную вклейку в пазы основания вкладышей можно также производить, начиная с вкладыша, являющегося самым наружным в зеркальном модуле). Первой закрепляют в узле удержания 1 замыкающую оболочку 3 (фиг.4). Перемещают узел удержания 1 (фиг.1) с замыкающей оболочкой 3 по направляющим транслятора 4 (фиг.2) в положение над основанием 2 с зазором ≈1 мм. Осуществляют котировочные операции с замыкающей оболочкой 3 по ее ориентации относительно основания 2 и оптической оси BOC с помощью 2-х микрометрических столиков 12, для чего фиксируют отраженный от внутренней конической поверхности замыкающей оболочки 3 сигнал ЮП на CCD 6,7. Совмещают геометрический центр сигнала ЮП от замыкающей оболочки 3 на CCD 6, 7 за счет наклонов удерживающего узла 1, удерживающего замыкающую оболочку 3, с помощью трех конических направляющих фиксируют положение оптической оси ЮП. С помощью двух микрометрических столиков 10 (фиг.2) совмещают ось отверстия в основании 2 с осью замыкающей оболочки 3, следя за положением краев отверстия основания 2 и замыкающей оболочки 3, используя микроскопы 5 (фиг.2). Наносят клей на буртик основания 2 и вводят замыкающую оболочку 3 в отверстие основания 2, контролируя совмещение сигнала ЮП с перекрестьем CCD 6, 7. Ввод замыкающей оболочки 3 производят на минимальной скорости (0,3 мм/с) перемещения узла удержания 1 по транслятору 4 BOC (фиг.1). После отверждения клея разводят элементы обжатия замыкающей оболочки 3 и выводят узел удержания 1 в верхнее положение по BOC (отключение перемещения производится автоматически по отбойнику). Устанавливают в ход лучей диафрагму, вводят в ход лучей опорную плиту 8. Максимально разводят элементы обжатия вкладышей и подводят узел удержания 1 к опорной плите 8. Ставят на опорную плиту 8 следующий за замыкающей оболочкой вкладыш 11 и закрепляют его элементами обжатия в срединном сечении. Перемещают узел удержания 1 в положение над опорной плитой 8 и выводят ее из хода лучей. Перемещают узел удержания 1 вдоль BOC в положение с L=2700 мм от срединного сечения вкладыша 11 до CCD. Устанавливают диафрагму в ход ЮП. Обеспечивают засветку вкладыша 11 излучением с выхода диафрагмы. Фиксируют положение максимума пятна от вкладыша 11 на CCD. При несовпадении максимума пятна с перекрестьем, фиксирующим оптическую ось, наклонами и смещением вкладыша 11, перпендикулярно оптической оси, в пределах ±200 мкм, добиваются совмещения пятна с перекрестьем. После совмещения пятна с перекрестьем перемещают вкладыш 11 над основанием 2 в положение, при котором зазор между ними составляет ≈1 мм. С целью ограничения возможного касания устанавливаемым на данный момент вкладышем ранее установленного вкладыша вводят в зазор между ними ограничители, например, в виде лавсановой или др. пленки толщиной ~50 мкм. Контролируя положение РЗ относительно пазов для вклейки с помощью 3-х микроскопов 5 (фиг.2), добиваются центрировки РЗ относительно пазов путем перемещения узла держателя РЗ 1 в направлениях, перпендикулярных оптической оси. Проводят контроль за соосностью пучка и РЗ, по положению минимального пятна относительно перекрестья CCD, которые должны быть совмещены (за счет наклонов узла держателя РЗ 1 микрометрическими столиками 12). При необходимости операции повторяют, отслеживая за совмещением минимального пятна от РЗ с перекрестьем CCD. С помощью узла BOC производят ввод РЗ в пазы основания 2 на необходимую глубину (~3,5 мм), используя минимальную скорость перемещения. Контроль над вводом производят с помощью трех микроскопов 5 и по CCD 6, 7. Удерживая РЗ узлом удержания 1, через специальные отверстия вводят клей в пазы основания 2, формируя зазор, заполненный клеем ~0,5 мм. После отверждения клея разводят элементы обжатия РЗ и выводят узел удержания 1 за пределы вклеенного РЗ. Готовят стенд к вклейке следующего РЗ.Expose the base 2 (figure 1, 2, 3, 4) on the base plate of the mirror system 8 (figure 2, 3) and fix it with three bolts 9 (figure 2). Make quotation operations for putting the base in the course of BOC rays. To do this, register the signal reflected from the lower edge of the
Т.о. предлагаемый способ обеспечивает точности сборки зеркального модуля рентгеновского телескопа более простым путем - без многократно повторяющихся операций. Достигнуто выставление основания, запирающей оболочки и зеркал с точностью Δφ1≤±3”. Благодаря высокому качеству изготовления зеркал и точности сборки зеркального модуля телескоп способен сконцентрировать больше фотонов, исходящих от источника, что повышает его чувствительность. Технический результат заявляемого способа заключается в обеспечении точности сборки более простым путем - обеспечения выставления основания, запирающей оболочки и зеркала с точностью Δφ1≤±3” без многократно повторяющихся операций.T.O. the proposed method ensures the accuracy of assembly of the mirror module of the x-ray telescope in a simpler way - without repeatedly repeating operations. The alignment of the base, locking shell and mirrors with an accuracy of Δφ 1 ≤ ± 3 ”is achieved. Due to the high quality of manufacturing mirrors and the accuracy of assembly of the mirror module, the telescope is able to concentrate more photons emanating from the source, which increases its sensitivity. The technical result of the proposed method is to ensure the accuracy of the assembly in a simpler way - to ensure the exposure of the base, the locking shell and the mirror with an accuracy of Δφ 1 ≤ ± 3 ”without repeatedly repeating operations.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013134906/28A RU2541438C1 (en) | 2013-07-24 | 2013-07-24 | Method of assembling mirror module of x-ray telescope, having n coaxial inserts forming elementary mirrors |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013134906/28A RU2541438C1 (en) | 2013-07-24 | 2013-07-24 | Method of assembling mirror module of x-ray telescope, having n coaxial inserts forming elementary mirrors |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013134906A RU2013134906A (en) | 2015-01-27 |
| RU2541438C1 true RU2541438C1 (en) | 2015-02-10 |
Family
ID=53281351
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013134906/28A RU2541438C1 (en) | 2013-07-24 | 2013-07-24 | Method of assembling mirror module of x-ray telescope, having n coaxial inserts forming elementary mirrors |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2541438C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2629693C1 (en) * | 2016-10-13 | 2017-08-31 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") | Method of assembling x-ray optical system containing n mirror modules |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4936472A (en) * | 1987-04-02 | 1990-06-26 | Carl-Zeiss-Stiftung | Arrangement for holding components in a stack |
| SU1491232A1 (en) * | 1987-06-18 | 1998-04-20 | В.Е. Кованцев | Device for concentrating divergent x-ray beam |
| RU2225629C2 (en) * | 1999-01-07 | 2004-03-10 | Ажанс Спасьяль Эропеен | Process of assembly of optical device incorporating coaxial inserts and specifically designed for x-ray telescope |
-
2013
- 2013-07-24 RU RU2013134906/28A patent/RU2541438C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4936472A (en) * | 1987-04-02 | 1990-06-26 | Carl-Zeiss-Stiftung | Arrangement for holding components in a stack |
| SU1491232A1 (en) * | 1987-06-18 | 1998-04-20 | В.Е. Кованцев | Device for concentrating divergent x-ray beam |
| RU2225629C2 (en) * | 1999-01-07 | 2004-03-10 | Ажанс Спасьяль Эропеен | Process of assembly of optical device incorporating coaxial inserts and specifically designed for x-ray telescope |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2629693C1 (en) * | 2016-10-13 | 2017-08-31 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") | Method of assembling x-ray optical system containing n mirror modules |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013134906A (en) | 2015-01-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Allington‐Smith et al. | Integral field spectroscopy with the Gemini multiobject spectrograph. I. Design, construction, and testing | |
| CN107782254B (en) | A kind of mixed compensating mode sub-aperture stitching surface testing method | |
| Willingale et al. | The hot and energetic universe: The optical design of the athena+ mirror | |
| Förster et al. | X-ray microscopy of laser-produced plasmas with the use of bent crystals | |
| CN101520343B (en) | Assembling and aligning device and method for thermal infrared spectrum imaging system | |
| CN108871733A (en) | Heavy-caliber optical system near-field detection device and its measurement method | |
| Garakhin et al. | High-resolution laboratory reflectometer for the study of x-ray optical elements in the soft and extreme ultraviolet wavelength ranges | |
| Spiga et al. | Performance simulations for the ground-based, expanded-beam X-ray source BEaTriX | |
| RU2541438C1 (en) | Method of assembling mirror module of x-ray telescope, having n coaxial inserts forming elementary mirrors | |
| Brejnholt et al. | NuSTAR ground calibration: the rainwater memorial calibration facility (RaMCaF) | |
| Basso et al. | The expanded, parallel, and monochromatic x-ray beam of BEaTriX: alignment and characterization | |
| CN114295332B (en) | Large-caliber telescope calibration system | |
| Allured et al. | Optical and x-ray alignment approaches for off-plane reflection gratings | |
| Yoshida et al. | Wavefront error measurements and alignment of CLASP2 telescope with a dual-band pass cold mirror coated primary mirror | |
| Dunn et al. | Ellipsoidal mirror reflectometer | |
| Martinez-Galarce et al. | High resolution imaging with multilayer telescopes: resolution performance of the MSSTA II telescopes | |
| Chan et al. | Metrology of IXO mirror segments | |
| Purll et al. | Flight model performance of the integral field unit for the James Webb Space Telescope's near-infrared spectrograph | |
| EP3572783A1 (en) | Portable device for producing a uniform uv-light beam with small angular size | |
| Che et al. | Imaging from the first 6-beam infrared combiner | |
| Knowles | Measurement of γ-ray Diffraction Angles to±0.02 Second of Arc with a Double Flat Crystal Spectrometer | |
| RU2225629C2 (en) | Process of assembly of optical device incorporating coaxial inserts and specifically designed for x-ray telescope | |
| Misaki et al. | Ground-based X-ray calibration of the telescopes onboard Astro-E2 satellite | |
| RU2629693C1 (en) | Method of assembling x-ray optical system containing n mirror modules | |
| Breckinridge et al. | Threshold raw retrieved contrast in coronagraphs is limited by internal polarization |