專利名稱：旋轉(zhuǎn)式倍光程干涉儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種干涉儀，一種應(yīng)用于傅立葉變換紅外光譜儀(FTIR)的旋轉(zhuǎn)式倍光程干涉儀，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)光譜儀的掃描機構(gòu)，它通過控制動鏡掃描，得到全波段光譜干涉圖，對干涉圖進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，必須要求干渉圖有較高的分辨率，這就需要對動鏡在行走過程中的橫向位移和角度偏移都有嚴格的要求。傅立葉變換紅外光譜儀的分辨率與干渉儀的動鏡運動精度密切相關(guān)，對高分辨率的FTIR而言，由于需要長光程掃描，故對導(dǎo)軌的要求更高。早期干涉儀一般采取氣墊導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，音圈電機驅(qū)動。但是這種儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、笨重且體積大，使用和維護都不方便，已經(jīng)逐漸被淘汰。目前市場主流干渉儀如圖I所示，入射光經(jīng)過分束器I分成兩束光，各自經(jīng)過定鏡2和立體角反射鏡3反射，然后疊加形成的干渉光。它一般采用精密機械導(dǎo)軌、角鏡或貓眼鏡作反射鏡(動鏡和定鏡)的結(jié)構(gòu)，這種方式可以有效克服動鏡傾斜帶來影響，可以稍微放寬對導(dǎo)軌橫向精度的要求，但是對垂軸方向的橫移偏差要求更加苛刻，且采用這機械導(dǎo)軌一般都需要使用潤滑油，給光學(xué)系統(tǒng)的清潔環(huán)境帶來一定的麻煩，采用該結(jié)構(gòu)的FTIR分辨率不易做到很高。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有干渉儀結(jié)構(gòu)的不足，本實用新型的目的是提供一種旋轉(zhuǎn)式倍光程干渉儀，可以在旋轉(zhuǎn)體的帶動下形成倍光程的效果，同時由于采用了立體角鏡作為反射鏡，也提高了反射光路的精確度，起到了準(zhǔn)直光路的作用。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是提供一種旋轉(zhuǎn)式倍光程干涉儀，該干涉儀包括有位于整個光路下方一側(cè)的分束器和補償板的復(fù)合結(jié)構(gòu)，還包括有位于整個光路上方一側(cè)的通管，其中在所述分束器和補償板復(fù)合結(jié)構(gòu)的兩側(cè)呈45度角的水平和豎直兩個方向上分別設(shè)有平面反射鏡，與所述平面反射鏡相對應(yīng)的方向上分別設(shè)有立體角反射鏡，ニ立體角反射鏡分別通過第一旋轉(zhuǎn)軸承連接連桿，兩連桿之交點通過第二旋轉(zhuǎn)軸承連接有旋轉(zhuǎn)羅盤，轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)羅盤通過連桿帶動水平方向上的一立體角反射鏡在所述通管內(nèi)進行水平直線的運動，轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)羅盤通過連桿帶動豎直方向上的另ー立體角反射鏡在通管內(nèi)進行豎直方向的運動。本實用新型的效果是該干涉儀借助與旋轉(zhuǎn)羅盤360度轉(zhuǎn)動的運動方式及立體角鏡本身固有的光路準(zhǔn)直效果，起到了倍增有效光程且達到自準(zhǔn)直效果的雙重功效，該結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的光程差為傳統(tǒng)邁克爾遜干涉光程差的兩倍，相應(yīng)FTIR的分辨率可由原來的I. 5cm_1精確到O. ScnT1-O. 6cm_1左右，同時由于使用了立體角鏡，利于其固有的自準(zhǔn)直光路作用，即便連桿在運動過程中產(chǎn)生了偏移，也不影響光路的準(zhǔn)直效果，目前普遍使用的導(dǎo)軌在0-18毫米范國內(nèi)需要精度誤差為3-6微米，使用本干渉儀結(jié)構(gòu)后允許的誤差范圍可擴大15-20微米，從而降低了對導(dǎo)軌的精度要求。實現(xiàn)了成本與效益的雙贏結(jié)合。

圖I為傳統(tǒng)干涉儀原理圖；圖2為本實用新型的旋轉(zhuǎn)式倍光程干涉儀原理圖；圖3為本實用新型的干涉儀在零度轉(zhuǎn)角時的結(jié)構(gòu)；圖4為本實用新型的干涉儀在90度轉(zhuǎn)角時的結(jié)構(gòu)；圖5為本實用新型的干涉儀在180度轉(zhuǎn)角時的結(jié)構(gòu)； 圖6為本實用新型的干涉儀在270度轉(zhuǎn)角時的結(jié)構(gòu)。圖中I、分束器和補償板的復(fù)合結(jié)構(gòu)2、平面反射鏡3、立體角反射鏡4、第一旋轉(zhuǎn)軸承5、連桿6、第二旋轉(zhuǎn)軸承7、旋轉(zhuǎn)羅盤8、通管
具體實施方式
結(jié)合附圖對本實用新型的旋轉(zhuǎn)式倍光程干涉儀的結(jié)構(gòu)加以說明。本實用新型的旋轉(zhuǎn)式倍光程干涉儀包括有位于整個光路下方一側(cè)的分束器和補償板的復(fù)合結(jié)構(gòu)1，還包括有位于整個光路上方一側(cè)的通管8，在所述分束器和補償板復(fù)合結(jié)構(gòu)I的兩側(cè)呈45度角的水平和豎直兩個方向上分別設(shè)有平面反射鏡2，與所述平面反射鏡2相對應(yīng)的方向上分別設(shè)有立體角反射鏡3，ニ立體角反射鏡3分別通過第一旋轉(zhuǎn)軸承4連接連桿5，兩連桿5之交點通過第二旋轉(zhuǎn)軸承6連接有旋轉(zhuǎn)羅盤7，轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)羅盤7通過連桿5帶動水平方向上的一立體角反射鏡3在所述通管8內(nèi)進行水平直線的運動，轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)羅盤7通過連桿5帶動豎直方向上的另ー立體角反射鏡3在通管8內(nèi)進行豎直方向的運動。立體角反射鏡3與連桿5之間使用第一旋轉(zhuǎn)軸承4連接，確保連桿5在前進和后退過程中，立體角鏡3在通管8的內(nèi)壁的共同作用下近似的進行平行直線運動。旋轉(zhuǎn)羅盤7與連桿5之間使用第二旋轉(zhuǎn)軸承6連接，作用為將角平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為水平或豎直方向上的運動。所述的平面反射鏡2和分束器I均呈45度擺放。立體角反射鏡3分別通過第一旋轉(zhuǎn)軸承4和連桿5呈水平和豎直兩個方向放置。本實用新型的旋轉(zhuǎn)式倍光程干涉儀功能是這樣實現(xiàn)的如圖2所示，當(dāng)光線通過分束器和補償板的復(fù)合結(jié)構(gòu)I時，受到50%透過，50%反射膜的作用，光線分裂成不同方向的兩束子光線，進行水平方向和豎直方向傳播。當(dāng)光線做轉(zhuǎn)動時，帶動兩個方向的連桿5在水平和豎直方向上做直線運動，接觸到一平面反射鏡2后，反射到相應(yīng)的立體角反射鏡3，此時兩束光線的光程差相等，當(dāng)旋轉(zhuǎn)羅盤7開始在此第ニ旋轉(zhuǎn)軸承6起到承接作用，在同一時間，不同的方向便產(chǎn)生了正負方向的光程，于是便得到了倍光程差。圖3-圖6描述了轉(zhuǎn)動倍光程干涉儀不同旋轉(zhuǎn)角度下產(chǎn)生倍光程的原理。此結(jié)構(gòu)可以在導(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渉儀的體積，易于實現(xiàn)儀器小型化。[0022]總之，本實用新型的旋轉(zhuǎn)倍光程干渉儀結(jié)構(gòu)，由于引入旋轉(zhuǎn)羅盤產(chǎn)生光程差，及使用立體角鏡的自準(zhǔn)直提點，可以大大減少傳統(tǒng)干涉儀的體積而不影響FTIR的分辨率，同甚 至還能提高分辨率，這對高端FTIR的小型化和智能化有重要意義。
權(quán)利要求1.一種旋轉(zhuǎn)式倍光程干涉儀，該干涉儀包括有位于整個光路下方一側(cè)的分束器和補償板的復(fù)合結(jié)構(gòu)(I)，還包括有位于整個光路上方一側(cè)的通管(8)，其特征是在所述分束器和補償板復(fù)合結(jié)構(gòu)(I)的兩側(cè)呈45度角的水平和豎直兩個方向上分別設(shè)有平面反射鏡(2)，與所述平面反射鏡(2)相對應(yīng)的方向上分別設(shè)有立體角反射鏡(3)，ニ立體角反射鏡(3)分別通過第一旋轉(zhuǎn)軸承(4)連接連桿(5)，兩連桿(5)之交點通過第二旋轉(zhuǎn)軸承(6)連接有旋轉(zhuǎn)羅盤(7)，轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)羅盤(7)通過連桿(5)帶動水平方向上的一立體角反射鏡(3)在所述通管(8)內(nèi)進行水平直線的運動，轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)羅盤(7)通過連桿(5)帶動豎直方向上的另ー立體角反射鏡(3)在通管(8)內(nèi)進行豎直方向的運動。
專利摘要本實用新型提供一種旋轉(zhuǎn)式倍光程干涉儀，該干涉儀在分束器和補償板復(fù)合結(jié)構(gòu)的兩側(cè)呈45度角的水平和豎直兩個方向上分別設(shè)有平面反射鏡，與所述平面反射鏡相對應(yīng)的方向上分別設(shè)有立體角反射鏡，二立體角反射鏡分別通過第一旋轉(zhuǎn)軸承連接連桿，兩連桿之交點通過第二旋轉(zhuǎn)軸承連接有旋轉(zhuǎn)羅盤，轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)羅盤通過連桿帶動水平方向上的一立體角反射鏡在所述通管內(nèi)進行水平直線的運動，轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)羅盤通過連桿帶動豎直方向上的另一立體角反射鏡在通管內(nèi)進行豎直方向的運動。有益效果是該干涉儀借助與旋轉(zhuǎn)羅盤360度轉(zhuǎn)動的運動方式及立體角鏡本身固有的光路準(zhǔn)直效果，起到了倍增有效光程且達到自準(zhǔn)直效果的雙重功效，提高FTIR的分辨率，降低了對導(dǎo)軌的精度要求。實現(xiàn)成本與效益的雙贏結(jié)合。
文檔編號G01J3/06GK202453080SQ201220010800
公開日2012年9月26日 申請日期2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者李奇, 王波 申請人:天津港東科技發(fā)展股份有限公司