專利名稱：表面等離子體諧振測試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于測試儀，特別是表面等離子體測試儀。
用機電的方法改變?nèi)肷涔獾慕嵌群蜋z測入射光強度隨角度的變化在很大程度上象構(gòu)造一個角度傳感器。對SPR表面等離子體諧振測試儀的要求是即要實現(xiàn)角度的微小改變，又要對微小改變精確測量。傳統(tǒng)的SPR使用渦輪渦桿結(jié)構(gòu)。其設(shè)計精神是盡量加大傳動比i，如要求達(dá)到的測角精度為1‰，可準(zhǔn)確測量的角度為0.5度，則傳動比i不小于200。傳動比等于200是一個很大的數(shù)字，這樣的傳動比一般用于得到微小位移。普通傳動機構(gòu)中，渦輪渦桿的傳動比為30-100。要達(dá)到200以上的傳動比，需要渦輪渦桿結(jié)合齒輪傳動。而且要實現(xiàn)檢測器件可以同步移動，需要兩套傳動設(shè)備。
本發(fā)明的目的是提出一種檢測諧振吸收角微小變化的傳感系統(tǒng)。
本發(fā)明的主要特點是表面等離子體諧振測試儀包括控制系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、機械運動結(jié)構(gòu)、角度信號處理、光信號處理，其特征是所說的機械運動結(jié)構(gòu)包括光學(xué)平臺2，安裝在光學(xué)平臺上的連桿組3，螺桿6一端接有滑塊4，另一端與電機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)明裝置運轉(zhuǎn)靈活，測試準(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，還可用作傳感器對生物、化學(xué)量的測量。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)框2是機械運動結(jié)構(gòu)原理圖。圖中1-測試儀基座2-光學(xué)平臺3-連桿組4-滑塊5-導(dǎo)軌6-絲杠7-電機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)運行狀態(tài)決定機械結(jié)構(gòu)的運行速度和方向、光源的調(diào)制頻率和幅度。信號分為角度和光強兩種，當(dāng)機械運行到極限位置時，控制系統(tǒng)對角度進(jìn)行校正，并根據(jù)運行結(jié)果對機械速度自動調(diào)整。在每一個可分辨的入射角度，系統(tǒng)都對光強進(jìn)行檢測，檢測的采樣率和樣本數(shù)可控。每次運行的結(jié)果作為決定下次測量時的參數(shù)的依據(jù)。
由附圖2可知，杠桿機構(gòu)可以精確地實現(xiàn)微小角位移，而且結(jié)構(gòu)簡單。設(shè)臂長為200毫米，為得到1‰角度的角位移，臂端要移動的距離是4微米，得到4微米的直線位移可以用螺旋副來實現(xiàn)。設(shè)螺旋的牙距為0.5毫米，即每轉(zhuǎn)動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量的。但是，連桿組3端點的運動是沿弧線，而螺旋副只能沿直線運動，為了將直線運動和圓運動相結(jié)合，必須使用拉桿9和導(dǎo)軌5。測試儀的基座1用來放置機械結(jié)構(gòu)，棱鏡放置在光學(xué)平臺2上，連桿組3一端固定在光學(xué)平臺2上，另一端通過拉桿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7驅(qū)動精密螺桿6和滑塊4在導(dǎo)軌5中往復(fù)移動以改變?nèi)肷涔獾慕嵌?。螺桿的轉(zhuǎn)動由角位移傳感器8加以測量。導(dǎo)軌5的作用是使滑塊4的運動軌跡與光學(xué)平臺2的中軸線重合。要求連桿組3的四臂完全等長。這樣，入射光角度的變化可通過滑塊的運動距離計算得到。角位移傳感器8測量螺桿6轉(zhuǎn)動的角度，再根據(jù)螺距即可計算滑塊4的移動距離。本結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是可實現(xiàn)微小的入射角度變化和較大的變化范圍，且同時對反射光進(jìn)行了跟蹤。系統(tǒng)的靈敏度決定于電機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的行程長度和連桿的臂長決定測量范圍的大小。使用本發(fā)明時，待測物放置于光學(xué)平臺2上，置于計算機內(nèi)的控制系統(tǒng)控制機械系統(tǒng)的動作及對角度和光強信號的分析?？筛鶕?jù)軟件設(shè)定自動連續(xù)工作。
權(quán)利要求
1.表面等離子體諧振測試儀，包括控制系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、機械運動結(jié)構(gòu)、角度信號處理電路、光信號處理電路，其特征是所說的機械運動結(jié)構(gòu)包括光學(xué)平臺2，安裝在光學(xué)平臺上的連桿組3，螺桿6一端接有滑塊4，另一端與電機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試儀，其特征是所說的連桿組3的四臂等長。
3.按權(quán)利要求1所述的表面等離子體諧振測試儀，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試儀，其特征是滑塊4的運動軌跡與光學(xué)平臺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試儀，其特征是所說的光源10是固體激光器。
全文摘要
表面等離子體諧振測試儀，包括控制系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、機械運動結(jié)構(gòu)、角度信號處理電路、光信號處理電路，所說的機械運動結(jié)構(gòu)包括光學(xué)平臺2，安裝在光學(xué)平臺上的連桿組3，螺桿6一端接有滑塊4，另一端與電機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，還可用作傳感器對生物、化學(xué)量的測量。
文檔編號G01H3/00GK1238448SQ9810236
公開日1999年12月15日 申請日期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 申請人:中國科學(xué)院電子學(xué)研究所