[发明专利]高精度准直器及其加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种准直器，尤其涉及一种高精度准直器及所述高精度准直器的加工方法。

背景技术

高精度准直器(平行度和垂直度精度能保证在1角分之内的准直器)是广泛应用于航天空间探测、脉冲星导航和医疗器械等领域的关键设备，其应用原理是由准直器对X射线进行准直并通过探测器转换为可处理数据，进行科学分析，其中准直器内部栅格结构可选材料种类少，加工精度要求高，且应用环境的力、热、辐射等条件复杂，但目前各家研制单位加工工艺多样，可复制性差且加工精度难以保障，成为了X射线探测技术的关键问题。

当前，我国正在加快步伐发展航空航天事业，在众多科学家的努力下已经取得了卓著的成果，但在天文科学探测这一领域尚属探索和初步研制阶段，而天文望远镜、卫星作为有效的探测手段和载体成为目前世界各国争相研究的前沿，其中主要的物理目标是探测宇宙新星、黑洞及暗物质等。在民用科学研究方面，最新的医疗器械研究如医用CT设备等也对准直器的精度和可复制性提出了非常高的要求。近几年兴起的脉冲星导航技术的研究，更把天体辐射探测与国防军事、国民经济等密切联系起来。天体辐射探测的主要方式是“准直器+探测器”模式，由准直器对太空X射线进行准直并通过探测器转换为可处理数据，进而进行科学分析。其中准直器的精度、占空比要求高，而空间本底、力、热、辐射等环境复杂，故深入研究高精度准直器的加工工艺方案成为迫在眉睫的科研攻关任务。

准直器的应用需求，决定了其结构设计要求精度高而复杂，主要的物理要求有：按照天文探测的原理，是通过对X射线的探测来分析和确定宇宙X射线源的分布，准直器作为X射线的准直通道，要求其准直孔内侧由一定厚度Cu、Ta、Au等金属组成，使光线以准直孔限定的区域及角度入射，从而方便探测研究；而一般探测本底及占空比指标均要求准直器的质量尽量小，从而提高探测效率，而航天的轻量化和空间限制则要求准直器质量和体积均限定在一定范围内；准直器与探测器要匹配使用，准直孔与探测器面积应一一对应，才能完成探测过程；准直器的指向精度决定着卫星的探测精度，所以准直器的加工和安装精度要求非常高；这些要求使得准直器已成为多个项目的关键与重要部件。尤其是对于小尺寸的准直孔加工工艺和测量技术是准直器设计及工艺研究的重点和难点。

另外，现有技术的准直器一般都设计成方形栅格孔(或称栅格通孔)，对光或各种射线实现准直的作用。但目前各家研制单位加工工艺也是各种各样，其中有的将钽片设计成弓形结构，如图1所示，其形成方形栅格孔的过程如图2所示，先在准直孔的侧壁上开槽，将弓形钽片依次沿槽装入准直孔的安装孔以形成方形栅格孔，此方案的优点是组装比较方便，结构刚性好；缺点是钽片要加工成弓形，需要退火降低应力集中，但成型后变形较大，平行度不好；弓形钽片成型时的倒圆角(R角)也无法忽略，且R角之间的粘接处距离较大，因此该方法可复制性差，且加工精度难以保障。

发明内容

本发明的目的为提供一种高精度准直器的加工方法，以解决现有技术的准直器加工方法的可复制性差、成本高、且加工精度难以保障的技术问题。

本发明的另一目的为提供一种高精度准直器，以解决现有技术的高精度准直器的可复制性差、成本高、精度难以保障的技术问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种高精度准直器的加工方法，所述高精度准直器包括准直器本体与在所述准直器本体内的四个准直孔，所述四个准直孔中包括一个第一类准直孔和三个第二类准直孔，所述第一类准直孔的加工是在所述准直器本体加工完成后通过线切割在所述准直器本体上形成栅格通孔；所述第二类准直孔的加工步骤为：步骤S1：将第一钽片和第二钽片进行互插形成栅格孔；步骤S2：通过激光焊接将互插后的所述第一钽片与所述第二钽片进行固定连接后，置入安装孔中，所述安装孔由所述准直器本体加工完成后在所述准直器本体上形成，用于安装所述互插后的钽片以形成所述第二类准直孔；步骤S3：用胶粘方式将固定连接后的钽片固定于所述安装孔。

本发明的高精度准直器的加工方法，优选的，步骤S1包括：步骤S11：在所述第一钽片与所述第二钽片上分别切割用于对插的第一插槽和第二插槽；步骤S12：借助胎具完成所述第一钽片与第二钽片的对插，形成长方形的栅格孔，所述胎具的纵向对侧和横向对侧分别开设有用于插入第一钽片与第二钽片的纵向槽和横向槽；在步骤S2中，激光焊接第一钽片与第二钽片交叉处的顶端。