Устройство вакуумно-плотного крепления линзы в корпусе и способ его сборки Советский патент 1993 года по МПК G02B7/00 

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть,ясполь- зовано при проектировании объективов для вакуумных камер .взаимодействия (ВKB) лазерного излучения с термоядерной ми- шенью в экспериментальных лазерных установках.для осуществления управляемого термоядерного синтеза,

Целью изобретения является обеспечение высокого качества изображения, образуемого линзой при воздействии на нее сборочных усилий и усилий, создаваемых вакуумом, а также обеспечение ее центрировки в оптической системе под действием этих нагрузок.

Цель достигается тем, что в устройстве вакуумно-плбтного крепления линзы в корпусе с обеих сторон по краям линзы выполнены плоские фаски, перпендикулярные ее оптической оси, а нажимное кольцо снабжено уступом, образующим в сборе с корпусом канавку для уплотнительной резиново/1 прокладки, причем площади поперечных сечений уплотнительной прокладки со стороны атмосферы и ее канавки выбраны в соотношении {1,05 до 1,1):1, а со стороны вакуума --в соотношении (1,1 до 1,2):1 (коэффициенты перезаполнения), резиновые уплотнительные прокладки смазаны вакуумной смазкой, а цилиндрическая поверхность линзы обернута лентой из фторопласта.

Введение по краям линзы плоских опорных .фасок, перпендикулярных оптической оси; исключает появление изгибающего мо00

со

§

ел

GJ

мента в заделке линзы от сборочных усилий, так как усилия сжатия уплотнительных прокладок, воздействующие на обе фаски, равны по величине, находятся на одной прямой линии и противоположно направленные (). Если усилия сжатия прокладок равномерно распределены по периметру заделки линзы, то они не вызывают поперечных деформаций, искажающих точную оптическую форму ее поверхности. Отсутствует и сжимающее (или растягивающее) радиальное усилие от кли- новидности края линзы, оказывающее столь же вредное действие. Имеет место только изгиб от воздействия вакуумной нагрузки, который незначительно меняет только оптическую силу линзы, что при необходимости может быть учтено оптическим расчетом. С устранением заделочного изгибающего момента и радиальных усилий снижается двойное лучепреломление.

Выбранные соотношения между сечениями уплотнительной прокладки и канавки со стороны вакуума (1,1 до 1,2): 1 и со стороны атмосферы -(1,05 до 1,1):1 (коэффициенты перезаполнения), а также применение вакуумной смазки для уплотнительных прокладок способствует значительному снижению сил трения в контакте уплотнительных прокладок с поверхностями плоских фасок линзы и стенками канавок для уплотнений, затеканию резиновых уплотнений в зазоры 5i и 62 между выступами нажимного кольца 5, корпуса 2 и плоскими фасками линзы 11 и 10 соответственно, образованию одинаковых по ширине на каждом контуре соответствующей канавки упругих кольцевых выступов bi и D2 (облоев) резины в этих зазорах/снижающих удельное давление уплотнительных прокладок на плоские фаски линзы и равномерному распределению этого давления по периметру уплотнения. Некоторое увеличение коэффициента перезаполнения канавки со стороны вакуума вызвано необходимостью гарантировать недопущение силового контакта между стеклом и металлом под действием .вакуумной нагрузки, которая суммируется с заделочнрй нагрузкой, т.е. избежать разрушения линзы. Так как теория расчета резиновых вакуумных уплотнений не разработана, то коэффициенты перезаполнения выбраны экспериментально, что позволило при сборке сомкнуть базовые торцы нажимного кольца 5 и корпуса 2 и тем самым обеспечить угловую центрировку линзы.

Ввиду изложенного, предложенное устройство позволяет обеспечить высокое ка- чество изображения, образуемого линзой в системе объектива.ВКВ.

Кроме того, поставленная цель достигается также способом сборки устройства, где

решающей операцией является регулировка затяжки крепежных болтов при контроле доступной оптической поверхности линзы с помощью пробного стекла в ее центре и по краю в секторах расположения крепежных болтов, что обеспечивает сохранение с высокой точностью правильности оптической поверхности (отсутствие местных поперечных деформаций изгиба линзы) как при из- готовлении устройства, так и последующем воздействии на линзу вакуумной нагрузки.

Заявляемое устройство поясняется чертежом, на котором представлено поперечное сечение устройства вакуумно-плотного крепления линзы в корпусе.

Линза 1 установлена в гнезде корпуса 2, снабженного кольцевой канавкой 3 и базирующим торцом 4,

Со стороны вакуумного объема линза 1 крепится в корпусе 2 с помощью нажимного кольца 5, образующего в сборе с корпусом кольцевую канавку 6.

В кольцевых канавках 3 и б уложены уплотнительные прокладки соответственно 7 и 8 из вакуумной резины.

Нажимное кольцо 5 соединено с корпусом 2 с помощью крепежных болтов 9.

Для ликвидации усилий, вызывающих деформацию изгиба линзы при изготовле

нии устройства и ухудшение ее качества

изображения, по краям линзы с обеих ее сторон выполнены плоские фаски 10 и. 11. При затяжке крепежных болтов 9 в результате увеличения ширины уплотнительных

5 -резиновых прокладок (при отсутствии обь- емного сжатия) возникают силы трения между плоскими поверхностями 10 и 11 фасок линзы и уплотнительными прокладками 7 и 8 соответственно.

0 Для уменьшения сил трения, вызывающих деформации радиального сжатия лин зы, поверхности резиновых прокладок смазаны вакуумной смазкой, например, марки ВНИИНП-274Н, являющейся нейт5 ральной по отношению к вакуумной резине, из которой изготовлены уплотнительные прокладки.

Для уменьшения усилий трения между цилиндрической поверхностью линзы 1 и

0 стенкой корпуса 2, вызывающих деформации местного изгиба линзы, цилиндрическая поверхность линзы обернута лентой 12 из фторопласта.

Кроме того, лента, заполняя зазор в

5 сборке, обеспечивает центрировку линзы в корпусе.

Площади сечений канавки и соответствующей уплотнительной прокладки выбраны экспериментально в соотношениях (1,05 до 1.1):Т -со стороны атмосферы и (1.1 до

1,2):1 - со стороны вакуума (коэффициенты перезаполнения), при полностью заполненных сечениях канавок резиновыми прокладками между плоскими фасками 10, 11 линзы 1 и выступающими торцовыми поверхностями соответствующих канавок корпуса и кольца должны быть гарантированные зазоры 62 и 5i.

Резиновые уплотнители частично выдавливаются в эти зазоры и образуют сравнительно жесткие однородные опорные ленточки, между которыми зафиксирована линза 1.

Способ сборки устройства вакуумно- плотного крепления линзы в корпусе, включающий последовательную укладку в гнездо корпуса 2 уплотнительной прокладки 7, линзы 1, прокладки 8, нажимного кольца 5, равномерный затяг крепежных болтов 9 до получения вакуумной герметичности, отличающийся тем, что после укладки линзы, обернутой по цилиндрической поверхности фторопластовой лентой 12 в гнездо корпуса с резиновыми прокладками 7 и 8, предварительно смазанными вакуумной смазкой, крепежные болты 9 сначэла затягивают до контакта базовых торцов нажимного кольца 5 и корпуса, затем, контролируя пробным стеклом 13-ц центр линзы и краевую зону (13-К) доступной оптической поверхности линзы 1 в равномерно по контуру расположенных местах, регулируют затяг крепежных болтов 9, добиваясь правильной круглой формы интерференционных колец во всех местах наложения пробного стекла, после чего крепежные болты стопорят, например, с помощью стопорных винтов 14.

Применение предлагаемого устройства и способа его сборки в системе объектива в установке лазерного термоядерного синтеза позволило отказаться от защитного окна, тем самым значительно упростить конструкцию объектива, повысить его технические характеристики (снизить потери лазерного излучения за счет отражения от поверхностей и поглощения в толще плоскопараллельного стекла), а также повысить надежность объектива (вследствие уменьшения вероятности выхода из строя объектива из-за возможного разрушения плоскопараллельного стекла лазерным излучением).

Кроме того, достижение высокого качества оптического изображения, образуемого линзой и обеспечение ее центрировки в оптической системе, позволяет добиться высокой концентрации энергии, лазерного излучения в пятне минимального размера объектива, являющейся его основной технической, характеристикой.

Формула изобретения

1.Устройство вакуумно-плотного крепления линзы в корпусе, содержащее еыполненное в корпусе посадочное место для линзы, нажимное кольцо с крепежными болтами и две уллотнительные прокладки, одна из которых размещена между линзой и корпусом, а другая - между линзой и прижимным кольцом, отличающееся тем, что, с целью повышения качества оптического изображения, образуемого линзой при воздействии на нее сборочных усилий и усилий, создаваемых вакуумом, а также обеспечения центрировки линзы, на линзе с обеих сторон выполнены плоские фаски, перпендикулярные ее оптической оси, нажимное кольцо выполнено с уступом с возможностью образования в сборе с корпусом кольцевой канавки под уплотнительную прокладку, а под вторую уплотнительную прокладку выполнена кольцевая канавка в корпусе, причем площади поперечных сечений уплотнительной прокладки и кольцевой

канавки под нее со стороны атмосферы выбраны в соотношении (1,05-1,1):1, а со стороны вакуума - в соотношении (1,1-1,2):1, при этом уплотнительные прокладки смазаны вакуумной смазкой, а на цилиндрической

поверхности линзы размещена лента из фторопласта.

2.Способ сборки устройства вакуумно- плотного крепления линзы,включающий последовательную укладку в посадочное

место корпуса первой уплотнительной прокладки, линзы, второй уплотнительной прокладки, установку нажимного кольца и равномерный затяг крепежных болтов до получения вакуумной герметичности, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения качества оптического изображения, образуемого линзой при воздействии на нее сборочных усилий и усилий, создаваемых вакуумом, и обеспечения при этом её центрировки, линзу по цилиндрической поверхности предварительно оборачивают фторопластовой лентой, резиновые проь кладки предварительно смазывают вакуумной смазкой и после размещения линзы,

прокладок и нажимного кольца крепежные болты сначала затягивают до контакта базовых торцов нажимного кольца и корпуса, затем, контролируя пробным стеклом центр линзы и краевую зону оптической поверхности линзы в равномерно по контуру распо-- ложенных местах, точно регулируют затяг крепежных болтов, добиваясь правильной круглой формы интерференционных колец во всех местах наложения пробного стекла, затем крепежные болты стопорят.

to

13-Х

13-Ц

Сущность изобретения: на линзе с обеих сторон выполнены плоские фаски, перпендикулярные ее оптической оси, а нажимное кольцо снабжено уступом, образующим в сборе с корпусом канавку для уплотнительной резиновой прокладки, причем площади поперечных сечений уплотнительной прокладки со стороны атмосферы и ее канавки выбраны в соотношении (1,05 до 1,1); 1, а со стороны вакуума - в соотношении (1,1 до 1,2): Т. (коэффициенты перезаполнения) резиновые уплотнительные прокладки смазаны вакуумной смазкой, а цилиндрическая поверхность линзы обернута лентой из фторопласта. После укладки линзы в гнездо корпуса с резиновыми прокладками крепежные болты сначала затягивают до контакта базовых торцов нажимного кольца и корпуса, затем, контролируя пробным стеклом центр линзы и краевую зону доступной оптической поверхности линзы, в равномерно по контуру расположенных местах точно ретушируют затяг крепежных болтов, добиваясь правильной круглой формы интерференционных колец во всех местах наложения пробного стекла, затем крепежные болты стопорят. 2 с.п, ф-лы, 1 ил.