專利名稱：倍光程動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直干涉儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種干涉儀，一種應(yīng)用于傅立葉變換紅外光譜儀(FTIR)的倍光 程動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直干涉儀，也可用于傅立葉變換光譜儀。
背景技術(shù)：
干涉儀是傅立葉變換紅外光譜儀的核心部件，它相當(dāng)于傳統(tǒng)光譜儀的掃描機(jī)構(gòu)， 它通過(guò)控制動(dòng)鏡掃描，得到全波段光譜干涉圖，對(duì)干涉圖進(jìn)行傅立葉變換就可得到樣品的 紅外光譜。為了獲得理想的光譜圖，必須要求干涉圖有較高的調(diào)制度。這就對(duì)動(dòng)鏡在行走過(guò) 程中的橫向位移和角度偏移都有嚴(yán)格的要求。傅立葉變換紅外光譜儀的分辨率和干涉儀的 動(dòng)鏡行程密切相關(guān)，這對(duì)高分辨率的FIlR而言，由于需要長(zhǎng)光程掃描，故對(duì)導(dǎo)軌的要求更 高。傳統(tǒng)干涉儀早期一般采取氣墊導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)。這種方式可以把儀器分辨率 提到很高，但是這種儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重且體積大，使用和維護(hù)都不方便，已經(jīng)逐漸淘汰。目前市場(chǎng)主流干涉儀如圖1所示，入射光經(jīng)過(guò)分束器1分成兩束光，各自經(jīng)過(guò)定鏡 2和動(dòng)鏡3反射，然后疊加形成的干涉光。它一般采用精密機(jī)械導(dǎo)軌、角鏡或貓眼鏡作反射 鏡(動(dòng)鏡和定鏡)的結(jié)構(gòu)，這種方式可以有效克服動(dòng)鏡傾斜帶來(lái)影響，可以稍微放寬對(duì)導(dǎo)軌 橫向精度的要求，但是對(duì)垂軸方向的橫移偏差要求更苛刻，且采用這機(jī)械導(dǎo)軌一般都需要 使用潤(rùn)滑油，給光學(xué)系統(tǒng)的清潔環(huán)境帶來(lái)一定的麻煩。一般采用該結(jié)構(gòu)的FIlR分辨率不易 做到很高。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有干涉儀的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種倍光程動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直干涉儀 可以在同樣導(dǎo)軌行程下達(dá)到傳統(tǒng)干涉儀雙倍光程效果，理論上可提高一倍分辨率，且采用 動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直反射鏡能顯著降低對(duì)導(dǎo)軌精度的要求，有效降低成本。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是提供一種倍光程動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直干涉 儀，該干涉儀包括有分束器，其中該干涉儀還包括有上下方的兩個(gè)角反射鏡、連桿、運(yùn)動(dòng)軸 承、動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直反射鏡，在所述分束器的一側(cè)設(shè)置有運(yùn)動(dòng)軸承，所述分束器與運(yùn)動(dòng)軸承的呈45 度夾角擺放，運(yùn)動(dòng)軸承的兩端分別連接有連桿，所述兩個(gè)角反射鏡分別安裝在連桿上；所述 動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直反射鏡與分束器呈45度夾角擺放，動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直反射鏡的透射光反射到下方的角反 射鏡上，而組合相當(dāng)動(dòng)鏡，所述上方的角反射鏡作為定鏡。本實(shí)用新型的效果是該倍光程動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直干涉儀可以在不增加動(dòng)鏡掃描行程的前 提下，倍增有效光程，從而提高FIlR的分辨率；而且干涉儀的結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化、更緊湊，可以 明顯降低干涉儀體積和重量，有利于實(shí)現(xiàn)儀器的小型化；采用動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直控制系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直 反射鏡根據(jù)返回信息不斷調(diào)整姿態(tài)，使得干涉一直處于最佳狀態(tài)，從而降低對(duì)導(dǎo)軌的精度 要求。實(shí)現(xiàn)了成本與效益的完美結(jié)合。
圖1傳統(tǒng)干涉儀原理圖；圖2本實(shí)用新型的倍光程動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直干涉儀原理圖；圖3本實(shí)用新型的運(yùn)動(dòng)軸承的核心結(jié)構(gòu)圖；圖4本實(shí)用新型的動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直反射鏡的結(jié)構(gòu)原理圖；圖5本實(shí)用新型的動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直反射鏡線圈組的俯視圖。圖中1、分束器2、定鏡3、動(dòng)鏡4、角反射鏡5、連桿6、運(yùn)動(dòng)軸承7、動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直反射鏡8、連桿套9、石英管10、石墨軸套11、支撐環(huán)12、橡膠彈簧13、導(dǎo)向磁鐵14、導(dǎo)向鐵棒15、平面反射鏡16、線圈組17、磁性座
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的倍光程動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直干涉儀結(jié)構(gòu)加以說(shuō)明。本實(shí)用新型的倍光程動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直干涉儀是在傳統(tǒng)經(jīng)典邁克爾遜干涉光路結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) 上的改進(jìn)，這種干涉儀的光程差是動(dòng)鏡導(dǎo)軌掃描距離的兩倍。本實(shí)用新型的倍光程動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直干涉儀，該干涉儀包括有分束器，該干涉儀還包括 有上下方的兩個(gè)角反射鏡4、連桿5、運(yùn)動(dòng)軸承6、動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直反射鏡7，在所述分束器1的一側(cè) 設(shè)置有運(yùn)動(dòng)軸承6，所述分束器1與運(yùn)動(dòng)軸承6的呈45度夾角擺放，運(yùn)動(dòng)軸承6的兩端分 別連接有連桿5，所述兩個(gè)角反射鏡4分別安裝在連桿5上；所述動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直反射鏡7與分束 器1呈45度夾角擺放，動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直反射鏡7的透射光反射到下方的角反射鏡4上，而組合相 當(dāng)動(dòng)鏡，所述上方的角反射鏡4作為定鏡。所述分束器1中心到上方的角反射鏡4中心的 距離等于分束器1中心到動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直鏡7中心再到下方的角反射鏡4中心的距離之和。所述運(yùn)動(dòng)軸承6包括有石墨軸套10、石英管9和導(dǎo)向磁鐵13，石墨軸套10安裝到 石英管9內(nèi)，導(dǎo)向磁鐵13嵌入到石墨軸套10外壁上，緊貼石英管9的外壁上設(shè)有導(dǎo)向鐵棒 14，石墨軸套10內(nèi)的中部設(shè)有連桿套8，在石墨軸套10的中間部位嵌入橡膠彈簧12，與連 桿套8形成緊配合，在連桿套8的兩側(cè)分別設(shè)有支撐環(huán)11。本實(shí)用新型的倍光程動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直干涉儀是這樣實(shí)現(xiàn)的如圖2所示，兩個(gè)角反射鏡4裝到連桿5上，其中一個(gè)相當(dāng)于定鏡，另一個(gè)和具有 動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直反射鏡7的組合效果相當(dāng)于動(dòng)鏡。連桿5安裝到運(yùn)動(dòng)軸承6上。光經(jīng)過(guò)分束器1 分解成兩束光分別抵達(dá)兩個(gè)角反射鏡4，若運(yùn)動(dòng)軸承6的移動(dòng)距離不變，光程差與傳統(tǒng)干涉 儀相比則增加一倍，這就是倍光程的由來(lái)?；蛘呖梢栽趯?dǎo)軌減少了一半行程情況下使FTIR 保持同樣分辨率，這樣可以大大降低干涉儀的體積，易于實(shí)現(xiàn)儀器小型化。本實(shí)用新型的倍光程動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直干涉儀采用新型的運(yùn)動(dòng)軸承6，其中央核心結(jié)構(gòu)如 圖3所示。用特種石墨加工的石墨軸套10在拋光的石英管9內(nèi)運(yùn)動(dòng)替代目前廣泛使用的 精密機(jī)械導(dǎo)軌，由于石墨和石英的低摩擦和低膨脹系數(shù)的特性，這種導(dǎo)軌具有質(zhì)量輕、低摩 擦、低損耗、溫度特性好等優(yōu)點(diǎn)。由于采用這種結(jié)構(gòu)，導(dǎo)軌的誤差會(huì)放大一倍，故反射鏡4沒(méi)有選用平面鏡，采用了 角反射鏡。兩個(gè)角反射鏡分別安裝到兩個(gè)連桿5上，連桿5安裝到石墨軸套10，它是運(yùn)動(dòng)軸承6的關(guān)鍵組成部分內(nèi)，為保持平衡，兩者左右分布。此外在石墨壁上安裝有導(dǎo)向磁鐵13， 和石英管9外壁的導(dǎo)向鐵柱14配合，可以使運(yùn)動(dòng)軸承6處于一定的懸浮狀態(tài)，進(jìn)一步減少 了摩擦，提高掃描速度。連桿5安裝到連桿套8的兩端，連桿套8的中間凹槽內(nèi)嵌入一個(gè)橡膠彈簧12，橡膠 彈簧12再咬住石墨軸套10中間的凸起小臺(tái)，起到一定阻尼和隔絕高頻振動(dòng)的作用，在連桿 套8的兩側(cè)分別設(shè)有支撐環(huán)11，支撐環(huán)11用強(qiáng)力膠粘到管狀的石墨軸套10的內(nèi)壁，起到穩(wěn) 固連桿5的作用。石墨軸套10的中央朝上的位置有一長(zhǎng)槽，內(nèi)有一導(dǎo)向磁鐵13，與石英管 9外壁的導(dǎo)向鐵棒14配合作用，起導(dǎo)向和懸浮作用，并防止石墨軸套10旋轉(zhuǎn)。動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直反射鏡7的實(shí)現(xiàn)原理如圖4所示反射鏡15安裝到磁性座17上，磁性座 17的周圍有一線圈組16，該線圈組兩兩成對(duì)，如圖5的線圈組俯視圖。控制系統(tǒng)根據(jù)四象 限探測(cè)器探測(cè)(圖未示)到激光的干涉信號(hào)，通過(guò)調(diào)整線圈組16中兩對(duì)線圈的電流來(lái)同步 微調(diào)平面反射鏡15上下左右的傾斜角度，以確保干涉信號(hào)最大，達(dá)到動(dòng)態(tài)調(diào)整反射鏡之目 的?？傊?，本實(shí)用新型的倍光程動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直干涉儀結(jié)構(gòu)，可以大大減少傳統(tǒng)干涉儀的體 積而不影響FTIR的分辨率，甚至還能提高分辨率，這對(duì)高端FTIR的小型化和智能化有重要
眉、ο
權(quán)利要求1.一種倍光程動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直干涉儀，該干涉儀包括有分束器，其特征是該干涉儀還包括 有上下方的兩個(gè)角反射鏡(4)、連桿(5)、運(yùn)動(dòng)軸承(6)、動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直反射鏡(7)，在所述分束器 (1)的一側(cè)設(shè)置有運(yùn)動(dòng)軸承(6)，所述分束器(1)與運(yùn)動(dòng)軸承(6)的呈45度夾角擺放，運(yùn)動(dòng) 軸承(6)的兩端分別連接有連桿(5)，所述兩個(gè)角反射鏡(4)分別安裝在連桿(5)上；所述 動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直反射鏡(7)與分束器(1)呈45度夾角擺放，動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直反射鏡(7)的透射光反射到 下方的角反射鏡(4)上，而組合相當(dāng)動(dòng)鏡，所述上方的角反射鏡(4)作為定鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倍光程動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直干涉儀，其特征是所述運(yùn)動(dòng)軸承(6)包括 有石墨軸套(10)、石英管(9)和導(dǎo)向磁鐵(13)，石墨軸套(10)安裝到石英管(9)內(nèi)，導(dǎo)向 磁鐵(13)嵌入到石墨軸套(10)外壁上，緊貼石英管(9)的外壁上設(shè)有導(dǎo)向鐵棒(14)，石墨 軸套(10)內(nèi)的中部設(shè)有連桿套(8)，在石墨軸套(10)的中間部位嵌入橡膠彈簧(12)，與連 桿套(8)形成緊配合，在連桿套(8)的兩側(cè)分別設(shè)有支撐環(huán)(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的倍光程動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直干涉儀，其特征是所述分束器(1)中心到 上方的角反射鏡(4)中心的距離等于分束器(1)中心到動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直鏡(7)中心再到下方的角 反射鏡(4)中心的距離之和。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種倍光程動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直干涉儀，該干涉儀包括有分束器，在分束器的一側(cè)設(shè)置有運(yùn)動(dòng)軸承，分束器與運(yùn)動(dòng)軸承的呈45度夾角擺放，運(yùn)動(dòng)軸承的兩端分別連接有連桿，兩個(gè)角反射鏡分別安裝在連桿上；動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直反射鏡與分束器呈45度夾角擺放，動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直反射鏡的透射光反射到下方的角反射鏡上，而組合相當(dāng)動(dòng)鏡，上方的角反射鏡作為定鏡。本實(shí)用新型的效果是該倍光程動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直干涉儀在不增加動(dòng)鏡掃描行程的前提下，倍增有效光程，提高FTIR的分辨率；使干涉儀的結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化、更緊湊，可以明顯降低干涉儀體積和重量，有利于實(shí)現(xiàn)儀器的小型化；采用動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直控制系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直反射鏡根據(jù)返回信息不斷調(diào)整姿態(tài)，使得干涉一直處于最佳狀態(tài)，從而降低對(duì)導(dǎo)軌的精度要求。實(shí)現(xiàn)了成本與效益的完美結(jié)合。
文檔編號(hào)G01J3/02GK201909671SQ20112002763
公開(kāi)日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2011年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月27日
發(fā)明者杜振貢, 王波 申請(qǐng)人:天津港東科技發(fā)展股份有限公司