一種基于直線往復(fù)絲杠的小型化傅里葉光譜儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于直線往復(fù)絲杠的小型化傅里葉光譜儀，包括底座、往復(fù)絲杠和準(zhǔn)直光源，往復(fù)絲杠安裝在底座上，往復(fù)絲杠上裝有動鏡基座，動鏡基座上裝有第一角鏡和第二角鏡，第一角鏡和第二角鏡背對背放置；往復(fù)絲杠的前后兩側(cè)分別設(shè)置有直線導(dǎo)軌，動鏡基座的前后兩端均與直線導(dǎo)軌相連，動鏡基座能在直線導(dǎo)軌上滑動，往復(fù)絲杠的左右兩側(cè)分別設(shè)有支撐臺，兩個支撐臺上分別安裝有第一定鏡和第二定鏡，底座的前部裝有分光鏡，準(zhǔn)直光源與分光鏡之間的夾角呈45度。本發(fā)明選擇雙角鏡差動干涉儀作為光譜儀核心部件，其動鏡差動實(shí)現(xiàn)四倍光程差的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡化了整個系統(tǒng)的體積，降低系統(tǒng)的復(fù)雜性，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)小型化。
【專利說明】
一種基于直線往復(fù)絲杠的小型化傅里葉光譜儀
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及光譜儀領(lǐng)域，具體涉及一種基于直線往復(fù)絲杠的小型化傅里葉光譜儀。
【背景技術(shù)】
[0002]紅外光譜儀是進(jìn)行光譜學(xué)研究和物質(zhì)光譜分析的儀器，通過對光譜的測量來完成對光源的分析和物質(zhì)成分的鑒定。隨著計(jì)算機(jī)、激光、光電子學(xué)及先進(jìn)加工工藝的不斷發(fā)展和引入，并伴隨光譜學(xué)與化學(xué)計(jì)量技術(shù)有機(jī)結(jié)合，使光譜學(xué)快速發(fā)展，紅外光譜儀的性能不斷提高且應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。傅里葉變換紅外光譜儀具有測量速度快、分辨率高、信噪比高和測定范圍寬的特點(diǎn)。目前應(yīng)用的光譜儀尺寸和重量較大，只能在實(shí)驗(yàn)室等特定的場合適用，而且測量時需要準(zhǔn)備樣品制備工作，價格也較昂貴，不適用家庭生活場合。為了廣泛應(yīng)用在家庭生活，光譜儀產(chǎn)品有必要向小型化，輕便化邁進(jìn)。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，傅里葉變換紅外光譜儀種類多種多樣。但不論哪一種形式的干涉儀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部基本組成相同，都包含分光鏡、定鏡和動鏡這三個部件。(I)干涉儀根據(jù)動鏡運(yùn)動方式的不同，可分為轉(zhuǎn)動和平動兩種形式。雙動鏡機(jī)械轉(zhuǎn)動式、雙角動鏡扭擺式和透射轉(zhuǎn)鏡式三種由動鏡轉(zhuǎn)動產(chǎn)生光程差的干涉儀結(jié)構(gòu)，采用這三種形式干涉儀會使系統(tǒng)體積增大，并不是理想的小型化光譜儀選擇，經(jīng)典的邁克爾遜干涉儀是由動鏡直線運(yùn)動產(chǎn)生光程差，但是其復(fù)雜的定鏡調(diào)整系統(tǒng)并不適用于小型化紅外光譜儀；(2)讓動鏡做直線往復(fù)運(yùn)動通常使用控制器編程來控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，但電機(jī)從正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)的過程并不是勻減速和勻加速的過程，而是變減速和變加速的過程，此時動鏡的有效行程無法精確得知，電機(jī)的頻繁轉(zhuǎn)換狀態(tài)，減小了電機(jī)的使用壽命，而且為了保證動鏡移動的安全性和可靠性，需要額外附加限位裝置。⑶在紅外光譜儀器中，一般采用He-Ne激光控制數(shù)據(jù)采集，儀器內(nèi)部He-Ne激光光束和紅外光束一起通過分束鏡，共光路發(fā)生干涉。用He-Ne激光干涉信號的一個或者半個余弦波作為觸發(fā)信號，觸發(fā)數(shù)據(jù)采集卡采集干涉圖樣，即等位移采樣，也就是等光程差采樣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有的紅外光譜儀體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題，本發(fā)明提供了一種基于直線往復(fù)絲杠的小型化傅里葉光譜儀。
[0005]本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案:
[0006]—種基于直線往復(fù)絲杠的小型化傅里葉光譜儀，包括底座、往復(fù)絲杠和準(zhǔn)直光源，所述往復(fù)絲杠安裝在底座上，往復(fù)絲杠上裝有動鏡基座，動鏡基座上裝有第一角鏡和第二角鏡，第一角鏡和第二角鏡均由兩個呈直角的鍍金反射鏡連接組成，第一角鏡和第二角鏡背對背放置;往復(fù)絲杠的前后兩側(cè)分別設(shè)置有直線導(dǎo)軌，所述動鏡基座的前后兩端均與直線導(dǎo)軌相連，動鏡基座能在直線導(dǎo)軌上滑動，所述往復(fù)絲杠的左右兩側(cè)分別設(shè)有支撐臺，兩個支撐臺上分別安裝有第一定鏡和第二定鏡，所述底座的前部裝有分光鏡，所述準(zhǔn)直光源與分光鏡之間的夾角呈45度。
[0007]優(yōu)選地，所述底座上還裝有探測器和載物板，探測器前端裝有一個凸透鏡，凸透鏡與載物臺之間的夾角呈45度。
[0008]優(yōu)選地，還包括電機(jī)和聯(lián)軸器，所述電機(jī)通過聯(lián)軸器與往復(fù)絲杠相連。
[0009]優(yōu)選地，所述往復(fù)絲杠上設(shè)有兩條螺紋槽，兩條螺紋槽的螺距相同且旋向相反，兩條螺紋槽通過過度曲線連接。
[0010]優(yōu)選地，所述動鏡基座上還安裝有光柵尺，所述光柵尺的讀數(shù)頭固定在底座上。[0011 ]優(yōu)選地，所述第一定鏡和第二定鏡均與水平方向呈67.5度。
[0012]本發(fā)明具有的有益效果是:
[0013]本發(fā)明提供的基于直線往復(fù)絲杠的小型化傅里葉光譜儀，不僅吸收了經(jīng)典邁克爾遜干涉儀動鏡直線運(yùn)動的優(yōu)勢，不需要實(shí)時調(diào)整系統(tǒng)，并且其動鏡差動實(shí)現(xiàn)四倍光程差的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡化了整個系統(tǒng)的體積;采用往復(fù)絲杠簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)的可靠性;采用光柵實(shí)時反饋動鏡位移來獲得等間距光程差的方法，對干涉光信號進(jìn)行采樣控制。本發(fā)明簡化光譜儀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減小運(yùn)動部件體積，有利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)小型化;延長電機(jī)的使用壽命，增加系統(tǒng)的可靠性。
【附圖說明】
[0014]圖1為一種基于直線往復(fù)絲杠的小型化傅里葉光譜儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行具體的說明:
[0016]結(jié)合圖1，一種基于直線往復(fù)絲杠的小型化傅里葉光譜儀，包括底座、往復(fù)絲杠9、準(zhǔn)直光源1、電機(jī)13和聯(lián)軸器14，電機(jī)13通過聯(lián)軸器14與往復(fù)絲杠9相連。
[0017]其中，往復(fù)絲杠9安裝在底座上，往復(fù)絲杠9上設(shè)有兩條螺紋槽，兩條螺紋槽的螺距相同且旋向相反，兩條螺紋槽通過過度曲線連接。往復(fù)絲杠9上裝有動鏡基座10，動鏡基座10上裝有第一角鏡5和第二角鏡6，第一角鏡5和第二角鏡6均由兩個呈直角的鍍金反射鏡連接組成，第一角鏡5和第二角鏡6背對背放置。動鏡基座10上還安裝有光柵尺11，光柵尺11跟隨動鏡基座10—起移動，光柵尺11的讀數(shù)頭固定在底座上。
[0018]往復(fù)絲杠9的前后兩側(cè)分別設(shè)置有直線導(dǎo)軌12，所述動鏡基座10的前后兩端均與直線導(dǎo)軌12相連，動鏡基座10能在直線導(dǎo)軌12上滑動，往復(fù)絲杠的左右兩側(cè)分別設(shè)有支撐臺，兩個支撐臺上分別安裝有第一定鏡3和第二定鏡4，第一定鏡3和第二定鏡4均與水平方向呈67.5度。
[0019]電機(jī)13運(yùn)行，帶動往復(fù)絲杠9轉(zhuǎn)動，從而使得動鏡基座10在往復(fù)絲杠9上做往復(fù)運(yùn)動，產(chǎn)生干涉光程差，光程差由光柵尺的讀數(shù)頭讀出，通過實(shí)時反饋兩個角鏡位移對干涉光信號進(jìn)行等間距光程差采樣。動鏡基座10依靠直線導(dǎo)軌12進(jìn)行導(dǎo)向，保證了動鏡基座10運(yùn)動過程中，光線的空間位置保持不變。
[0020]底座的前部裝有分光鏡2，準(zhǔn)直光源I與分光鏡2之間的夾角呈45度。底座上還裝有探測器8和載物板7，探測器8前端裝有一個凸透鏡，凸透鏡用來匯聚光線，凸透鏡與載物臺7之間的夾角呈45度，載物臺7上可以放置待檢測樣品，干涉光照射到待測樣品上，光譜中包含有樣品信息并漫反射到探測器中。
[0021]準(zhǔn)直光源I發(fā)出的光以45度角入射到分光鏡2中，光線經(jīng)分光鏡2后，分別透射和反射到第一定鏡3和第二定鏡4，然后再分別反射到第一角鏡5和第二角鏡6，第一角鏡和第二角鏡將光線翻轉(zhuǎn)180度后分別再次經(jīng)第一定鏡3和第二定鏡4反射回分光鏡2，兩束光發(fā)生干涉，經(jīng)過載物板7上的樣品反射至探測器8。
[0022]動鏡基座10移動位移d，就會產(chǎn)生4d光程差。
[0023]分光鏡2在光線45度入射時，分光比為1:1。
[0024]第一定鏡3、第二定鏡4、第一角鏡5和第二角鏡6均為鍍金反射鏡。
[0025]第一定鏡3和第二定鏡4分別將來自分光鏡2的光線反射45度。
[0026]本發(fā)明選擇雙角鏡差動干涉儀作為光譜儀核心部件，其動鏡差動實(shí)現(xiàn)四倍光程差的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡化了整個系統(tǒng)的體積，降低系統(tǒng)的復(fù)雜性，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)小型化。
[0027]當(dāng)然，上述說明并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于直線往復(fù)絲杠的小型化傅里葉光譜儀，其特征在于，包括底座、往復(fù)絲杠和準(zhǔn)直光源，所述往復(fù)絲杠安裝在底座上，往復(fù)絲杠上裝有動鏡基座，動鏡基座上裝有第一角鏡和第二角鏡，第一角鏡和第二角鏡均由兩個呈直角的鍍金反射鏡連接組成，第一角鏡和第二角鏡背對背放置;往復(fù)絲杠的前后兩側(cè)分別設(shè)置有直線導(dǎo)軌，所述動鏡基座的前后兩端均與直線導(dǎo)軌相連，動鏡基座能在直線導(dǎo)軌上滑動，所述往復(fù)絲杠的左右兩側(cè)分別設(shè)有支撐臺，兩個支撐臺上分別安裝有第一定鏡和第二定鏡，所述底座的前部裝有分光鏡，所述準(zhǔn)直光源與分光鏡之間的夾角呈45度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于直線往復(fù)絲杠的小型化傅里葉光譜儀，其特征在于，所述底座上還裝有探測器和載物板，探測器前端裝有一個凸透鏡，凸透鏡與載物臺之間的夾角呈45度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于直線往復(fù)絲杠的小型化傅里葉光譜儀，其特征在于，還包括電機(jī)和聯(lián)軸器，所述電機(jī)通過聯(lián)軸器與往復(fù)絲杠相連。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于直線往復(fù)絲杠的小型化傅里葉光譜儀，其特征在于，所述往復(fù)絲杠上設(shè)有兩條螺紋槽，兩條螺紋槽的螺距相同且旋向相反，兩條螺紋槽通過過度曲線連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于直線往復(fù)絲杠的小型化傅里葉光譜儀，其特征在于，所述動鏡基座上還安裝有光柵尺，所述光柵尺的讀數(shù)頭固定在底座上。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于直線往復(fù)絲杠的小型化傅里葉光譜儀，其特征在于，所述第一定鏡和第二定鏡均與水平方向呈67.5度。
【文檔編號】G01N21/45GK106018344SQ201610322198
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月16日
【發(fā)明人】江升, 李立功, 劉磊, 杭棟棟, 胡德信, 呂子敬, 韓順利
【申請人】中國電子科技集團(tuán)公司第四十研究所, 中國電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所