【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于x射线探测与应用，具体涉及一种面向x射线折射聚焦望远镜的阵列微孔准直器及其制造方法。
技术介绍
1、x射线折射聚焦望远镜是利用折射原理实现x射线光子聚焦探测的新型系统。用于脉冲星导航的x射线望远镜应具有较高的角分辨率和空间分辨率，以及小型化、轻量化和低成本等特点。针对脉冲星导航所需的软x射线探测能段一般为0.5-10kev，基于x射线折射聚焦望远镜的一般架构，若在透镜与探测器之间舍弃准直器，则探测器会同时接收到很多宇宙空间背景x射线噪声信号。这些噪声信号将导致探测信噪比降低，并在探测器焦平面上呈现较大的焦斑，严重降低角分辨率。因此需要在能量设计值的焦平面上设置准直器，以提高光子探测效率和角分辨率。另外，由于x射线脉冲星呈幂律谱辐射，且辐射通量弱，为了提高低能x射线光子的探测面积和空间分辨率，并且兼具小体积和轻量化的特性，x射线折射聚焦望远镜的折射透镜需要由大量阵列排布的微透镜单元组成。上述应用需求导致适用于x射线折射聚焦望远镜的准直器必须满足大量阵列微孔排布、超大深径比、轻量化、高x射线屏蔽性和低成本等要求。
2、现有空间x射线望远镜主要采用多金属小孔准直器。这种准直器所允许的空间分辨率较低，并且在对脉冲星x射线信号准直观测过程中，会造成有效x射线信号衰减。研究人员尝试开发了各种不同的x射线望远镜准直器。[zl201010604692.2]公开了一种面向x射线脉冲星探测的玻璃多毛细管会聚准直器，该准直器的入口端直径大于出口端直径，并在其出口端放置x射线探测器。[zl201510556645.8]公开了一
3、上述现有技术的准直器方案中，玻璃毛细管准直器应用于深空空间环境下可能会因毛细管发生热膨胀导致镀银面粗糙度劣化，进而对传输效率会产生较大的影响；快速成形和金属注射成型技术的制造精度和加工尺度有限，难以适应高精度、高空间分辨率的准直器制造；采用栅板拼接方式制造的准直器存在重量大，造价昂贵等问题，并且其结构的空间分辨率也相对有限。因此，为满足脉冲星x射线折射聚焦探测系统的应用需求，需要开发一种具有低成本、轻量化、高空间分辨优势，并适用于深空环境的阵列微孔准直器。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提出x射线聚焦阵列微孔准直器及其制造方法，用以解决现有技术中的准直器普遍存在制造成本较高，重量大且空间分辨率有限的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
3、一种x射线聚焦阵列微孔准直器，包括阵列微孔光阑和支撑架，支撑架的左右两端均设置有装配凸台，支撑架通过左端的装配凸台与阵列微孔光阑连接，支撑架右端的装配凸台用于与x射线探测器连接，阵列微孔光阑的左端即装配基准面用于连接阵列折射透镜单元，阵列微孔光阑上设置有若干左右贯通的微通光孔，微通光孔的直径、数量、排列方式和阵列折射透镜单元一致，支撑架的内部设置有与微通光孔方向一致的通光通道，通光通道的截面积不小于阵列微孔光阑的通光范围。
4、进一步地，所述支撑架左右端面设置的装配凸台数量均为4个，分布于其端面的四角。
5、进一步地，所述阵列微孔光阑上微通光孔的深径比大于50。
6、进一步地，所述支撑架与左端的阵列微孔光阑、右端的x射线探测器之间留有部分空隙。
7、进一步地，应用时，在阵列微孔光阑厚度h确定的基础上，通过支撑架调整准直器总长度l，使其与x射线折射聚焦透镜焦距相等，保证收集频段的x射线光子经聚焦后能够精准作用在探测器感光面上。
8、一种x射线聚焦阵列微孔准直器的制造方法，包括以下步骤：
9、s1、制作阵列微孔光阑；
10、s2、制作支撑架；
11、s3、准直器装配：
12、s3.1、分别在加工完成的阵列微孔光阑和支撑架的装配面上涂抹胶水；
13、s3.2、对准阵列微孔光阑和支撑架的装配表面，将两者进行拼合，获得完整的阵列微孔准直器；
14、s3.3、对阵列微孔准直器整体质量进行检验。
15、进一步地，步骤s1具体包括如下子步骤：
16、s1.1、根据准直器光学设计需求，制作合理成分和尺寸的含铅玻璃丝；
17、s1.2、根据准直器结构设计需求，通过单丝和复丝的拉制、排丝、压屏、切割mcp制作工艺制作半成品阵列微孔光阑，半成品光阑未经酸溶，通光孔为非中空；
18、s1.3、对半成品光阑进行清洗，去除表面污染物；
19、s1.4、利用精密磨抛工艺对半成品光阑端面进行修整，达到设计要求的平面度、粗糙度；
20、s1.5、修整完成后，利用耐腐蚀胶水保护光阑装配面，然后对半成品光阑的通光孔进行酸溶，获得成品阵列微孔光阑；
21、s1.6、利用丙酮清洗成品光阑，去除保护胶和表面污染物；
22、s1.7、对阵列微孔光阑进行质量检验。
23、进一步地，步骤s2具体包括如下子步骤：
24、s2.1、根据准直器应用需求选择合理的支撑架金属材料；
25、s2.2、根据准直器的光学和轻量化需求，优化设计支撑架的尺寸和轮廓形状；
26、s2.3、利用精密铣削工艺加工支撑架外形尺寸和轮廓；
27、s2.4、利用精密电火花线切割工艺加工支撑架内部的中空结构；
28、s2.5、对加工后的支撑架表面进行处理，提高表面性能；
29、s2.6、利用精密磨削加工支撑架两端的装配凸台，达到设计要求的平行度、平面度和垂直度；
30、s2.7、对支撑架进行质量检验。
31、与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果为：
32、本专利技术提供的x射线聚焦阵列微孔准直器中，其光阑结构为阵列式微孔排布，能够降低望远镜背景噪声。阵列微孔光阑的制造采用mcp工艺，工艺成熟，且制造成本相对较低；阵列微孔光阑的材料采用含铅玻璃制造，具有较好的x射线屏蔽效果，省却了镀膜工序，有效降低了制造工艺难度、周期和成本；相较于金属准直器，本专利技术整体采用轻质材料制造，在保证探测面积的前提下，大幅降低了x射线望远镜的重量。
33、本专利技术准直器整体结构具有较好的稳固性，并可与x射线探测器进行方便连接；准直器可限制焦斑大小，提高角分辨率，并滤除照射在非孔区域的空间噪声粒子；适用于深空空间环境中应用的折射聚焦x射线探测系统，微通光孔数量与阵列折射透镜单元对应。...
【技术保护点】
1.一种X射线聚焦阵列微孔准直器，其特征在于：包括阵列微孔光阑(1)和支撑架(2)，支撑架(2)的左右两端均设置有装配凸台(5)，支撑架(2)通过左端的装配凸台(5)与阵列微孔光阑(1)连接，支撑架(2)右端的装配凸台(5)用于与X射线探测器连接，阵列微孔光阑(1)的左端即装配基准面(4)用于连接阵列折射透镜单元，阵列微孔光阑(1)上设置有若干左右贯通的微通光孔(3)，微通光孔(3)的直径、数量、排列方式和阵列折射透镜单元一致，支撑架(2)的内部设置有与微通光孔(3)方向一致的通光通道(6)，通光通道(6)的截面积不小于阵列微孔光阑(1)的通光范围。
2.根据权利要求1所述的X射线聚焦阵列微孔准直器，其特征在于：所述支撑架(2)左右端面设置的装配凸台(5)数量均为4个，分布于其端面的四角。
3.根据权利要求1所述的X射线聚焦阵列微孔准直器，其特征在于：所述阵列微孔光阑(1)上微通光孔(3)的深径比大于50。
4.根据权利要求1所述的X射线聚焦阵列微孔准直器，其特征在于：所述支撑架(2)与左端的阵列微孔光阑(1)、右端的X射线探测器之间留有部分空
5.根据权利要求1-4任一项所述的X射线聚焦阵列微孔准直器，其特征在于：应用时，在阵列微孔光阑(1)厚度H确定的基础上，通过支撑架(2)调整准直器总长度L，使其与X射线折射聚焦透镜焦距相等，保证收集频段的X射线光子经聚焦后能够精准作用在探测器感光面上。
6.一种如权利要求1所述X射线聚焦阵列微孔准直器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的X射线聚焦阵列微孔准直器的制造方法，其特征在于，步骤S1具体包括如下子步骤：
8.根据权利要求7所述的X射线聚焦阵列微孔准直器的制造方法，其特征在于，步骤S2具体包括如下子步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种x射线聚焦阵列微孔准直器，其特征在于：包括阵列微孔光阑(1)和支撑架(2)，支撑架(2)的左右两端均设置有装配凸台(5)，支撑架(2)通过左端的装配凸台(5)与阵列微孔光阑(1)连接，支撑架(2)右端的装配凸台(5)用于与x射线探测器连接，阵列微孔光阑(1)的左端即装配基准面(4)用于连接阵列折射透镜单元，阵列微孔光阑(1)上设置有若干左右贯通的微通光孔(3)，微通光孔(3)的直径、数量、排列方式和阵列折射透镜单元一致，支撑架(2)的内部设置有与微通光孔(3)方向一致的通光通道(6)，通光通道(6)的截面积不小于阵列微孔光阑(1)的通光范围。
2.根据权利要求1所述的x射线聚焦阵列微孔准直器，其特征在于：所述支撑架(2)左右端面设置的装配凸台(5)数量均为4个，分布于其端面的四角。
3.根据权利要求1所述的x射线聚焦阵列微孔准直器，其特征在于：所述阵列微...
【专利技术属性】
技术研发人员：周庆勇，赵航，雷耀虎，徐斌，
申请(专利权)人：中国人民解放军六一五四零部队，
类型：发明
国别省市：
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