【摘 要】
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对于太阳的空间观测是天体物理研究的重要手段之一,尤其是对于地球大气吸收强烈的高能射线谱段,而这些高能射线的观测对于研究太阳耀斑的形成机制和日冕磁重联现象具有重要意义。硬X射线成像仪(Hard X-ray Imager,HXI)是我国的“太阳全景”计划之一的先进天基太阳观测站卫星(Advanced Space-Based Solar Observatory,ASO-S)卫星上的用于观测太阳耀斑产生的
【机 构】
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中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所)
【出 处】
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中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所)
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对于太阳的空间观测是天体物理研究的重要手段之一,尤其是对于地球大气吸收强烈的高能射线谱段,而这些高能射线的观测对于研究太阳耀斑的形成机制和日冕磁重联现象具有重要意义。硬X射线成像仪(Hard X-ray Imager,HXI)是我国的“太阳全景”计划之一的先进天基太阳观测站卫星(Advanced Space-Based Solar Observatory,ASO-S)卫星上的用于观测太阳耀斑产生的硬X射线的科学载荷,采用的是空间调制傅立叶合成成像技术。这种技术是基于光栅准直器的间接成像技术,影响其成像质量的关键精度是准直器光栅的对准精度。由于需要大面积的光栅阵列进行准直,光栅的支撑结构是设计中的难点。大面积的光栅支撑基板很容易产生较大的热变形,由于精密装调的要求又不能对大块基板进行拆分。本文提出了一种基于柔性支撑的基板消热应力方案,通过将整个基板用柔性支撑分隔成小面积支撑子板来避免各部分的额热应力互相影响。针对子板的支撑提出了一种由倾斜式柔性叶片并联组成的支撑结构,并基于旋量理论计算了其柔度矩阵和自由度,验证支撑结构的有效性。利用柔度矩阵和自由度对柔性支撑个尺寸的敏感度进行了分析。结合计算分析的结论,使用响应面法对光栅支撑子板和子板的柔性支撑进行了优化设计。优化后的光栅基板,其上的单个子板可以达到±5℃的温度适应范围同时保持光栅偏移误差在3?m以内,光栅的扭转误差在2角秒以内,整个基板的温度适应范围提高到了至少±3.5℃,降低了基板热控的难度。基板的自重变形造成的偏移误差不超过总容差的5%。整个光栅支撑基板组件的基频达到了528.48Hz,符合空间组件的一般力学性能要求。
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