靶丸内表面轮廓的白光共焦光谱测量技术

发布时间：2021-09-29 21:01

　　靶丸内表面轮廓是激光核聚变靶丸的关键参数,需要精密检测。本文首先分析了基于白光共焦光谱和精密气浮轴系的靶丸内表面轮廓测量基本原理,建立了靶丸内表面轮廓的白光共焦光谱测量方法。此外,搭建了靶丸内表面轮廓测量实验装置,建立了基于靶丸光学图像的辅助调心方法,实现了靶丸内表面轮廓的精密测量,获得了准确的靶丸内表面轮廓曲线;最后,对测量结果的可靠性进行了实验验证和不确定度分析,结果表明,白光共焦光谱能实现靶丸内表面低阶轮廓的精密测量,其测量不确定度优于0.1μm。 

【文章来源】：中国光学. 2020,13(02)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

白光共焦光谱轮廓检测系统

图2 白光共焦光谱轮廓检测系统假设在某一时刻,靶丸光学图像中心位置在(x1,y1),轴系旋转时的回转中心位置在(xc,yc),当主轴旋转某一已知的角度θ后,靶丸球心的位置变化到(x2,y2),则由二维刚体运动几何关系,有:

利用上述测量方法和实验装置,对单层塑料靶丸的内、外表面轮廓进行了测量。图4是基于白光共焦光谱的靶丸外表面轮廓和校准后的内表面测量曲线,从图中可以看出,靶丸内、外表面低阶轮廓整体形状相似,局部轮廓存在一定的差异。从公式(3)可知,靶丸内表面轮廓的校准与靶丸壳层折射率相关,而折射率可表示为入射光波长的函数,计算过程中,对于靶丸壳层,其折射率在可见光范围内的偏差较小,可取为1.5。此外,根据白光共焦光谱传感器的数值孔径和工作距离等参数,可计算出入射角约为28°。与外表面轮廓相比较,靶丸内表面轮廓的信噪比较差,分析认为,靶丸内表面的真实轮廓测量值与靶丸内、外表面的白光共焦光谱直接测量数据相关,其测量噪声是二者的综合效应,因此,其测量数据信噪比相对较差,这表明,利用白光共焦光谱方法,可实现靶丸低阶轮廓的测量,其高阶轮廓信息测量置信度相对较低。4.2 内表面轮廓测量数据的可靠性验证

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3414470