專利名稱：表面等離子體諧振測(cè)試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于測(cè)試儀，特別是表面等離子體測(cè)試儀。
用機(jī)電的方法改變?nèi)肷涔獾慕嵌群蜋z測(cè)入射光強(qiáng)度隨角度的變化在很大程度上象構(gòu)造一個(gè)角度傳感器。對(duì)SPR表面等離子體諧振測(cè)試儀的要求是即要實(shí)現(xiàn)角度的微小改變，又要對(duì)微小改變精確測(cè)量。傳統(tǒng)的SPR使用渦輪渦桿結(jié)構(gòu)。其設(shè)計(jì)精神是盡量加大傳動(dòng)比i，如要求達(dá)到的測(cè)角精度為1‰，可準(zhǔn)確測(cè)量的角度為0.5度，則傳動(dòng)比i不小于200。傳動(dòng)比等于200是一個(gè)很大的數(shù)字，這樣的傳動(dòng)比一般用于得到微小位移。普通傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，渦輪渦桿的傳動(dòng)比為30-100。要達(dá)到200以上的傳動(dòng)比，需要渦輪渦桿結(jié)合齒輪傳動(dòng)。而且要實(shí)現(xiàn)檢測(cè)器件可以同步移動(dòng)，需要兩套傳動(dòng)設(shè)備。
本發(fā)明的目的是提出一種檢測(cè)諧振吸收角微小變化的傳感系統(tǒng)。
本發(fā)明的主要特點(diǎn)是表面等離子體諧振測(cè)試儀包括控制系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、機(jī)械運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)、角度信號(hào)處理、光信號(hào)處理，其特征是所說(shuō)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括光學(xué)平臺(tái)2，安裝在光學(xué)平臺(tái)上的連桿組3，螺桿6一端接有滑塊4，另一端與電機(jī)7連接，在滑塊4下有一導(dǎo)軌5，拉桿9一端連接滑塊4，另一端連接連桿組3，角位移傳感器8安裝在螺桿6上。
本發(fā)明裝置運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，測(cè)試準(zhǔn)確，不僅可應(yīng)用于研究金屬薄膜光學(xué)特性和LB膜的分子結(jié)構(gòu)、光學(xué)常數(shù)等，還可用作傳感器對(duì)生物、化學(xué)量的測(cè)量。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)框2是機(jī)械運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)原理圖。圖中1-測(cè)試儀基座2-光學(xué)平臺(tái)3-連桿組4-滑塊5-導(dǎo)軌6-絲杠7-電機(jī)8-角位移傳感器9-拉桿10-光源11-光電二極管下面結(jié)合附圖敘述本發(fā)明。
如圖1所示，控制系統(tǒng)根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)決定機(jī)械結(jié)構(gòu)的運(yùn)行速度和方向、光源的調(diào)制頻率和幅度。信號(hào)分為角度和光強(qiáng)兩種，當(dāng)機(jī)械運(yùn)行到極限位置時(shí)，控制系統(tǒng)對(duì)角度進(jìn)行校正，并根據(jù)運(yùn)行結(jié)果對(duì)機(jī)械速度自動(dòng)調(diào)整。在每一個(gè)可分辨的入射角度，系統(tǒng)都對(duì)光強(qiáng)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)的采樣率和樣本數(shù)可控。每次運(yùn)行的結(jié)果作為決定下次測(cè)量時(shí)的參數(shù)的依據(jù)。
由附圖2可知，杠桿機(jī)構(gòu)可以精確地實(shí)現(xiàn)微小角位移，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。設(shè)臂長(zhǎng)為200毫米，為得到1‰角度的角位移，臂端要移動(dòng)的距離是4微米，得到4微米的直線位移可以用螺旋副來(lái)實(shí)現(xiàn)。設(shè)螺旋的牙距為0.5毫米，即每轉(zhuǎn)動(dòng)360°得到0.5毫米的位移，4微米的位移相當(dāng)于2.9°的角位移，這樣大的角位移是很容易測(cè)量的。但是，連桿組3端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是沿弧線，而螺旋副只能沿直線運(yùn)動(dòng)，為了將直線運(yùn)動(dòng)和圓運(yùn)動(dòng)相結(jié)合，必須使用拉桿9和導(dǎo)軌5。測(cè)試儀的基座1用來(lái)放置機(jī)械結(jié)構(gòu)，棱鏡放置在光學(xué)平臺(tái)2上，連桿組3一端固定在光學(xué)平臺(tái)2上，另一端通過(guò)拉桿9與滑塊4連接。螺桿6一端裝有滑塊4，另一端與電機(jī)7連接，在滑塊4下有一導(dǎo)軌5，角位移傳感器8安裝在螺桿6上。電機(jī)7驅(qū)動(dòng)精密螺桿6和滑塊4在導(dǎo)軌5中往復(fù)移動(dòng)以改變?nèi)肷涔獾慕嵌取Ｂ輻U的轉(zhuǎn)動(dòng)由角位移傳感器8加以測(cè)量。導(dǎo)軌5的作用是使滑塊4的運(yùn)動(dòng)軌跡與光學(xué)平臺(tái)2的中軸線重合。要求連桿組3的四臂完全等長(zhǎng)。這樣，入射光角度的變化可通過(guò)滑塊的運(yùn)動(dòng)距離計(jì)算得到。角位移傳感器8測(cè)量螺桿6轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，再根據(jù)螺距即可計(jì)算滑塊4的移動(dòng)距離。本結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)微小的入射角度變化和較大的變化范圍，且同時(shí)對(duì)反射光進(jìn)行了跟蹤。系統(tǒng)的靈敏度決定于電機(jī)7和角位移傳感器8最小可分辨的角位移。系統(tǒng)的精確度主要由螺桿6的制造精度決定。而滑塊4的行程長(zhǎng)度和連桿的臂長(zhǎng)決定測(cè)量范圍的大小。使用本發(fā)明時(shí)，待測(cè)物放置于光學(xué)平臺(tái)2上，置于計(jì)算機(jī)內(nèi)的控制系統(tǒng)控制機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)作及對(duì)角度和光強(qiáng)信號(hào)的分析。可根據(jù)軟件設(shè)定自動(dòng)連續(xù)工作。
權(quán)利要求
1.表面等離子體諧振測(cè)試儀，包括控制系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、機(jī)械運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)、角度信號(hào)處理電路、光信號(hào)處理電路，其特征是所說(shuō)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括光學(xué)平臺(tái)2，安裝在光學(xué)平臺(tái)上的連桿組3，螺桿6一端接有滑塊4，另一端與電機(jī)7連接，在滑塊4下有一導(dǎo)軌5，拉桿9一端連接滑塊4，另一端連接連桿組3，角位移傳感器8安裝在螺桿6上。
2.按權(quán)利要求1所述的表面等離子體諧振測(cè)試儀，其特征是所說(shuō)的連桿組3的四臂等長(zhǎng)。
3.按權(quán)利要求1所述的表面等離子體諧振測(cè)試儀，其特征是光源10和光電二極管11放置在連桿組3上。
4.按權(quán)利要求1所述的表面等離子體諧振測(cè)試儀，其特征是滑塊4的運(yùn)動(dòng)軌跡與光學(xué)平臺(tái)2的中軸線重合。
5.按權(quán)利要求1或3所述的表面等離子體諧振測(cè)試儀，其特征是所說(shuō)的光源10是固體激光器。
全文摘要
表面等離子體諧振測(cè)試儀，包括控制系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、機(jī)械運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)、角度信號(hào)處理電路、光信號(hào)處理電路，所說(shuō)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括光學(xué)平臺(tái)2，安裝在光學(xué)平臺(tái)上的連桿組3，螺桿6一端接有滑塊4，另一端與電機(jī)7連接，在滑塊4下有一導(dǎo)軌5，拉桿9一端連接滑塊4，另一端連接連桿組3，角位移傳感器8安裝在螺桿6上。本發(fā)明不僅可應(yīng)用于研究金屬薄膜光學(xué)特性和LB膜的分子結(jié)構(gòu)、光學(xué)常數(shù)等，還可用作傳感器對(duì)生物、化學(xué)量的測(cè)量。
文檔編號(hào)G01H3/00GK1238448SQ9810236
公開(kāi)日1999年12月15日 申請(qǐng)日期1998年6月8日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月8日
發(fā)明者崔大付, 周力夫 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所