專利名稱：倍光程動態(tài)準直干涉儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種干涉儀，一種應用于傅立葉變換紅外光譜儀(FTIR)的倍光程動態(tài)準直干涉儀，也可用于傅立葉變換光譜儀。
背景技術：
干涉儀是傅立葉變換紅外光譜儀的核心部件，它相當于傳統(tǒng)光譜儀的掃描機構， 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，必須要求干涉圖有較高的調制度。這就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和干涉儀的動鏡行程密切相關，這對高分辨率的FIlR而言，由于需要長光程掃描，故對導軌的要求更高。傳統(tǒng)干涉儀早期一般采取氣墊導軌結構，音圈電機驅動。這種方式可以把儀器分辨率提到很高，但是這種儀器結構復雜、笨重且體積大，使用和維護都不方便，已經逐漸淘汰。目前市場主流干涉儀如圖1所示，入射光經過分束器1分成兩束光，各自經過定鏡 2和動鏡3反射，然后疊加形成的干涉光。它一般采用精密機械導軌、角鏡或貓眼鏡作反射鏡(動鏡和定鏡)的結構，這種方式可以有效克服動鏡傾斜帶來影響，可以稍微放寬對導軌橫向精度的要求，但是對垂軸方向的橫移偏差要求更苛刻，且采用這機械導軌一般都需要使用潤滑油，給光學系統(tǒng)的清潔環(huán)境帶來一定的麻煩。一般采用該結構的FIlR分辨率不易做到很高。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有干涉儀的不足，本發(fā)明的目的是提供一種倍光程動態(tài)準直干涉儀可以在同樣導軌行程下達到傳統(tǒng)干涉儀雙倍光程效果，理論上可提高一倍分辨率，且采用動態(tài)準直反射鏡能顯著降低對導軌精度的要求，有效降低成本。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是提供一種倍光程動態(tài)準直干涉儀，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角反射鏡、連桿、運動軸承、動態(tài)準直反射鏡，在所述分束器的一側設置有運動軸承，所述分束器與運動軸承的呈45度夾角擺放，運動軸承的兩端分別連接有連桿，所述兩個角反射鏡分別安裝在連桿上；所述動態(tài)準直反射鏡與分束器呈45度夾角擺放，動態(tài)準直反射鏡的透射光反射到下方的角反射鏡上，而組合相當動鏡，所述上方的角反射鏡作為定鏡。本發(fā)明的效果是該倍光程動態(tài)準直干涉儀可以在不增加動鏡掃描行程的前提下， 倍增有效光程，從而提高FIlR的分辨率；而且干涉儀的結構大大簡化、更緊湊，可以明顯降低干涉儀體積和重量，有利于實現(xiàn)儀器的小型化；采用動態(tài)準直控制系統(tǒng)，動態(tài)準直反射鏡根據(jù)返回信息不斷調整姿態(tài)，使得干涉一直處于最佳狀態(tài)，從而降低對導軌的精度要求。實現(xiàn)了成本與效益的完美結合。


圖1傳統(tǒng)干涉儀原理圖；圖2本發(fā)明的倍光程動態(tài)準直干涉儀原理圖；圖3本發(fā)明的運動軸承的核心結構圖；圖4本發(fā)明的動態(tài)準直反射鏡的結構原理圖；圖5本發(fā)明的動態(tài)準直反射鏡線圈組的俯視圖。圖中1、分束器2、定鏡3、動鏡4、角反射鏡5、連桿7、動態(tài)準直反射鏡 8、連桿套 9、石英管11、支撐環(huán)12、橡膠彈簧13、導向磁鐵15、平面反射鏡16、線圈組17、磁性座
6、運動軸承 10、石墨軸套 14、導向鐵棒
具體實施例方式結合附圖對本發(fā)明的倍光程動態(tài)準直干涉儀結構加以說明。本發(fā)明的倍光程動態(tài)準直干涉儀是在傳統(tǒng)經典邁克爾遜干涉光路結構基礎上的改進，這種干涉儀的光程差是動鏡導軌掃描距離的兩倍。本發(fā)明的倍光程動態(tài)準直干涉儀，該干涉儀包括有分束器，該干涉儀還包括有上下方的兩個角反射鏡4、連桿5、運動軸承6、動態(tài)準直反射鏡7，在所述分束器1的一側設置有運動軸承6，所述分束器1與運動軸承6的呈45度夾角擺放，運動軸承6的兩端分別連接有連桿5，所述兩個角反射鏡4分別安裝在連桿5上；所述動態(tài)準直反射鏡7與分束器1呈 45度夾角擺放，動態(tài)準直反射鏡7的透射光反射到下方的角反射鏡4上，而組合相當動鏡， 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中心到動態(tài)準直鏡7中心再到下方的角反射鏡4中心的距離之和。所述運動軸承6包括有石墨軸套10、石英管9和導向磁鐵13，石墨軸套10安裝到石英管9內，導向磁鐵13嵌入到石墨軸套10外壁上，緊貼石英管9的外壁上設有導向鐵棒 14，石墨軸套10內的中部設有連桿套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的兩側分別設有支撐環(huán)11。本發(fā)明的倍光程動態(tài)準直干涉儀是這樣實現(xiàn)的如圖2所示，兩個角反射鏡4裝到連桿5上，其中一個相當于定鏡，另一個和具有動態(tài)準直反射鏡7的組合效果相當于動鏡。連桿5安裝到運動軸承6上。光經過分束器1 分解成兩束光分別抵達兩個角反射鏡4，若運動軸承6的移動距離不變，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?；蛘呖梢栽趯к墱p少了一半行程情況下使FIlR 保持同樣分辨率，這樣可以大大降低干涉儀的體積，易于實現(xiàn)儀器小型化。本發(fā)明的倍光程動態(tài)準直干涉儀采用新型的運動軸承6，其中央核心結構如圖3 所示。用特種石墨加工的石墨軸套10在拋光的石英管9內運動替代目前廣泛使用的精密機械導軌，由于石墨和石英的低摩擦和低膨脹系數(shù)的特性，這種導軌具有質量輕、低摩擦、 低損耗、溫度特性好等優(yōu)點。由于采用這種結構，導軌的誤差會放大一倍，故反射鏡4沒有選用平面鏡，采用了角反射鏡。兩個角反射鏡分別安裝到兩個連桿5上，連桿5安裝到石墨軸套10，它是運動軸承6的關鍵組成部分內，為保持平衡，兩者左右分布。此外在石墨壁上安裝有導向磁鐵13， 和石英管9外壁的導向鐵柱14配合，可以使運動軸承6處于一定的懸浮狀態(tài)，進一步減少了摩擦，提高掃描速度。連桿5安裝到連桿套8的兩端，連桿套8的中間凹槽內嵌入一個橡膠彈簧12，橡膠彈簧12再咬住石墨軸套10中間的凸起小臺，起到一定阻尼和隔絕高頻振動的作用，在連桿套8的兩側分別設有支撐環(huán)11，支撐環(huán)11用強力膠粘到管狀的石墨軸套10的內壁，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槽，內有一導向磁鐵13，與石英管 9外壁的導向鐵棒14配合作用，起導向和懸浮作用，并防止石墨軸套10旋轉。動態(tài)準直反射鏡7的實現(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，如圖5的線圈組俯視圖?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)四象限探測器探測(圖未示)到激光的干涉信號，通過調整線圈組16中兩對線圈的電流來同步微調平面反射鏡15上下左右的傾斜角度，以確保干涉信號最大，達到動態(tài)調整反射鏡之目的?？傊景l(fā)明的倍光程動態(tài)準直干涉儀結構，可以大大減少傳統(tǒng)干涉儀的體積而不影響FIlR的分辨率，甚至還能提高分辨率，這對高端FIlR的小型化和智能化有重要意義。
權利要求
1.一種倍光程動態(tài)準直干涉儀，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角反射鏡(4)、連桿( 、運動軸承(6)、動態(tài)準直反射鏡(7)，在所述分束器 (1)的一側設置有運動軸承(6)，所述分束器(1)與運動軸承(6)的呈45度夾角擺放，運動軸承(6)的兩端分別連接有連桿(5)，所述兩個角反射鏡(4)分別安裝在連桿( 上；所述動態(tài)準直反射鏡(7)與分束器(1)呈45度夾角擺放，動態(tài)準直反射鏡(7)的透射光反射到下方的角反射鏡(4)上，而組合相當動鏡，所述上方的角反射鏡(4)作為定鏡。
2.根據(jù)權利要求1所述的倍光程動態(tài)準直干涉儀，其特征是所述運動軸承(6)包括有石墨軸套(10)、石英管(9)和導向磁鐵(13)，石墨軸套(10)安裝到石英管(9)內，導向磁鐵(1 嵌入到石墨軸套(10)外壁上，緊貼石英管(9)的外壁上設有導向鐵棒(14)，石墨軸套(10)內的中部設有連桿套(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)的兩側分別設有支撐環(huán)(11)。
3.根據(jù)權利要求1所述的倍光程動態(tài)準直干涉儀，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)中心到動態(tài)準直鏡(7)中心再到下方的角反射鏡中心的距離之和。
全文摘要
本發(fā)明提供一種倍光程動態(tài)準直干涉儀，該干涉儀包括有分束器，在分束器的一側設置有運動軸承，分束器與運動軸承的呈45度夾角擺放，運動軸承的兩端分別連接有連桿，兩個角反射鏡分別安裝在連桿上；動態(tài)準直反射鏡與分束器呈45度夾角擺放，動態(tài)準直反射鏡的透射光反射到下方的角反射鏡上，而組合相當動鏡，上方的角反射鏡作為定鏡。本發(fā)明的效果是該倍光程動態(tài)準直干涉儀在不增加動鏡掃描行程的前提下，倍增有效光程，提高FTIR的分辨率；使干涉儀的結構大大簡化、更緊湊，可以明顯降低干涉儀體積和重量，有利于實現(xiàn)儀器的小型化；采用動態(tài)準直控制系統(tǒng)，動態(tài)準直反射鏡根據(jù)返回信息不斷調整姿態(tài)，使得干涉一直處于最佳狀態(tài)，從而降低對導軌的精度要求。實現(xiàn)了成本與效益的完美結合。
文檔編號G01J3/45GK102175326SQ20111002398
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月21日 優(yōu)先權日2011年1月21日
發(fā)明者杜振貢, 王波 申請人:天津港東科技發(fā)展股份有限公司