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超环面聚焦镜压弯装置的优化设计

来源:光子学报  作者: 邓小国 周泗忠 熊仁生 郭治理

  0 引言

  聚焦镜是同步辐射光束线中对同步辐射光进行聚焦的关键部件之一.聚焦镜按成形方法可以分为磨制镜和压弯镜两类.压弯镜是在一定的机械结构基础上用机械力把具有一定形状(如柱面状)的镜子压弯成所需形状(椭圆、圆、抛物线等),具有半径可调、面形准确度高和易于加工制造等优点,已在国外的多条同步辐射光束线上得到广泛应用[1,2].超环面聚焦镜是压弯镜的一种,它是将弧矢方向为固定曲率的柱面镜用机械力在子午方向上压弯后成超环面聚焦镜,代替理论的椭球面镜.采用超环面聚焦装置接收较宽的水平光束,实现水平和垂直两个方向光束的聚焦,为光束线上的实验站提供高耀度、高通量和高分辨率的聚焦光束.本文从材料力学中梁的弯曲变形理论出发,提出超环面聚焦镜四点压弯机构的原理,建立压弯装置的数学模型.运用CAE技术优化压弯受力点的力学参量,减小了压弯挠曲线与理想圆弧线之间的误差,提高聚焦镜的聚焦性能,并被运用于BSRF23B3光束线上的超环面聚焦镜压弯装置.工程实践证明了优化设计的正确性.

  1 原理

  1.1 柱面镜四点压弯原理

  建立如图1的直角坐标系,Z为晶面中心法线,XZ面为子午面,YZ面为弧矢面·设镜子总长度为L,取镜面中心为坐标原点O,A1、C1、A2、C2为四个压弯受力点,B1、B2为压弯装置的柔性轴,在压弯过程中起简支点的作用,只发生扭转变形而不产生支反力.A1B1、B1C1和A2B2、B2C2间距长均为l、所施加的力也均为F.考虑到镜子和所施加载荷的对称性,现在只研究x正向(0≤x≤L/2)的压弯情况.

超环面聚焦镜压弯装置的优化设计

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标签:责任编辑:bbcad  时间:2020-06-29  点击:

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