一種帶艙外微調(diào)機(jī)構(gòu)的真空光學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光學(xué)實(shí)驗(yàn)和光學(xué)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種帶艙外微調(diào)機(jī)構(gòu)的真空光學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)系統(tǒng)在工作或光學(xué)檢測(cè)時(shí)，由于光線傳播能力或氣流影響敏感等原因下，需要在真空環(huán)境里進(jìn)行工作或?qū)嶒?yàn)。一般情況下，光學(xué)系統(tǒng)中的光學(xué)元件的相對(duì)位置關(guān)系要求嚴(yán)格，精度要求高，裝調(diào)過(guò)程和裝調(diào)結(jié)果非常關(guān)鍵。然而真空系統(tǒng)的腔體給裝調(diào)帶來(lái)了麻煩，真空形成前后，光學(xué)結(jié)構(gòu)的力學(xué)環(huán)境發(fā)生變化，光學(xué)元件如果不能繼續(xù)保持原有的相對(duì)位置關(guān)系，光學(xué)系統(tǒng)就可能無(wú)法工作，光學(xué)檢測(cè)可能無(wú)法進(jìn)行。
[0003]現(xiàn)有的技術(shù)真空紫外相關(guān)實(shí)驗(yàn)等，一般采用真空艙內(nèi)放置位移調(diào)整機(jī)構(gòu)。在打開(kāi)真空艙門(mén)，還未形成真空環(huán)境時(shí)，光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行初調(diào)，關(guān)閉艙門(mén)形成真空后，如果發(fā)生相對(duì)位置的變化，就通過(guò)艙內(nèi)位移調(diào)整機(jī)構(gòu)將其調(diào)回原來(lái)位置。但真空艙內(nèi)的位移調(diào)整機(jī)構(gòu)，由于要考慮真空兼容性，如放氣必須很小，材料要求高，還必須采用特殊的潤(rùn)滑方式，從而導(dǎo)致成本很高；調(diào)整運(yùn)動(dòng)采用真空電機(jī)，其存在的發(fā)熱現(xiàn)象導(dǎo)致的熱漲冷縮現(xiàn)象，影響光學(xué)件的位置精度；另外，即使像真空艙艙門(mén)開(kāi)閉引起的系統(tǒng)重心變化，也會(huì)影響光學(xué)件的位置關(guān)系，導(dǎo)致光路變化。
[0004]現(xiàn)有的艙外調(diào)整機(jī)構(gòu)，通過(guò)一個(gè)波紋管將一根棒伸入真空艙。雖然能夠在艙外進(jìn)行一些調(diào)整，但在真空形成過(guò)程中，由于大氣壓力的變化，將產(chǎn)生微小的形變。另外其承載力也比較小。
[0005]過(guò)去在真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，光學(xué)元件與真空艙剛性連接，艙門(mén)開(kāi)閉的形狀變化、真空形成前后的氣壓變化，使得真空艙發(fā)生形變，易于對(duì)光學(xué)元件的位置產(chǎn)生影響?；蛘呒词褂脝蝹€(gè)的柔性波紋管，氣壓變化仍然影響光學(xué)件所連接結(jié)構(gòu)的受力，產(chǎn)生形變。如果不把光學(xué)元件統(tǒng)一地剛性固定在同一個(gè)剛體上，它們之間的位置關(guān)系難以固定，如較細(xì)長(zhǎng)的光路一般設(shè)計(jì)到真空管道中，而真空管道之間在用波紋管對(duì)接時(shí)，真空形成前后的壓力差，會(huì)導(dǎo)致長(zhǎng)度變化。如果光學(xué)元件固定在真空系統(tǒng)上，光學(xué)元件間的位置關(guān)系就會(huì)發(fā)生變化。如何將眾多的光學(xué)元件在真空環(huán)境下將結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)穩(wěn)定地統(tǒng)一，是一件相對(duì)困難的事情。
[0006]光學(xué)系統(tǒng)在精密度較高時(shí)，環(huán)境振動(dòng)引起的微小形變也將影響其正常工作。通常使用的真空泵振動(dòng)較大，而振動(dòng)小的真空泵在選擇時(shí)在應(yīng)用上受限制。如等離子泵雖然沒(méi)有振動(dòng)，但抽速較小、有飽和現(xiàn)象。
[0007]將真空系統(tǒng)與光學(xué)系統(tǒng)一起隔振時(shí)，由于真空罐的重量較大，對(duì)隔振的要求將提高，真空罐門(mén)的開(kāi)關(guān)引起的重心變化，對(duì)光學(xué)基礎(chǔ)產(chǎn)生著一定影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008](一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0009]本發(fā)明目的是通過(guò)將光學(xué)元件與真空艙之間實(shí)現(xiàn)柔性連接，力圖解決現(xiàn)有技術(shù)存在的:
[0010](I)光學(xué)系統(tǒng)在真空環(huán)境中的單獨(dú)隔振問(wèn)題；
[0011](2)光學(xué)結(jié)構(gòu)在真空形成前后，相對(duì)位置易受影響問(wèn)題；
[0012](3)光學(xué)結(jié)構(gòu)在真空艙門(mén)開(kāi)閉前后，相對(duì)位置易受影響問(wèn)題；
[0013](4)調(diào)整機(jī)構(gòu)成本高問(wèn)題；
[0014](5)系統(tǒng)同時(shí)考慮了和過(guò)去光學(xué)與真空艙剛性連接設(shè)備的兼容性。為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種帶艙外微調(diào)機(jī)構(gòu)的真空光學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
[0015](二)技術(shù)方案
[0016]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供的一種帶艙外微調(diào)機(jī)構(gòu)的真空光學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括:光源、抽氣裝置、紫外單色儀、連接器件、多支真空管、真空艙、艙外調(diào)節(jié)裝置、多臺(tái)真空泵、隔振平臺(tái)、多只空氣彈簧、兩個(gè)墊塊；其中:光源具有一連接口 ；抽氣裝置具有抽氣口和第一支撐架；真空艙的側(cè)壁上具有連接口、抽氣口和第二支撐架；抽氣裝置、紫外單色儀和連接器件的兩端都含有連接口 ；真空管具有端口和抽氣口 ；第一支撐架放置于靠近隔振平臺(tái)的垂直面的位置，且第一支撐架與隔振平臺(tái)的垂直面平行；第一支撐架的上端放置抽氣裝置，第一支撐架的下端放置于地面上并垂直于地面；第二支撐架放置于靠近隔振平臺(tái)的垂直面的位置，且第二支撐架與隔振平臺(tái)的垂直面平行；第二支撐架的上端放置真空艙，第二支撐架的下端放置于地面上并垂直于地面；隔振平臺(tái)的下平面置于每個(gè)空氣彈簧的上端面上；每個(gè)空氣彈簧的下端面置于地面上；每個(gè)墊塊、艙外調(diào)節(jié)裝置的下平面分別位于隔振平臺(tái)的上平面對(duì)應(yīng)的位置上并固定連接；光源、紫外單色儀位于在對(duì)應(yīng)的墊塊上并固定連接；每個(gè)真空泵的吸氣口分別與抽氣裝置、真空管、真空艙對(duì)應(yīng)的抽氣口連接；光源、抽氣裝置、紫外單色儀、連接器件及真空艙的連接口分別與對(duì)應(yīng)真空管的端口連接，用于形成細(xì)長(zhǎng)光通路和細(xì)長(zhǎng)光通路的真空環(huán)境；艙外調(diào)節(jié)裝置包括艙外連接部和艙內(nèi)連接部；艙外連接部的上表面位于隔振平臺(tái)的上表面上并固定連接；艙內(nèi)連接部的兩個(gè)連接端與真空艙對(duì)應(yīng)的內(nèi)壁通過(guò)波紋管連接，被測(cè)光學(xué)結(jié)構(gòu)置于艙內(nèi)連接部的上表面上并固定連接，艙外調(diào)節(jié)裝置用于在真空艙外調(diào)節(jié)被測(cè)光學(xué)結(jié)構(gòu)，使被測(cè)光學(xué)結(jié)構(gòu)在真空艙內(nèi)移動(dòng)。
[0017](三)有益效果
[0018]本發(fā)明的真空光學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中將所有的光學(xué)元件都固聯(lián)到隔振平臺(tái)，所有的抽氣結(jié)構(gòu)都與隔振平臺(tái)通過(guò)帶撐桿及成組的波紋管隔開(kāi)，在形成真空前后，光學(xué)元件及其相應(yīng)的基礎(chǔ)的相對(duì)位置變化與變形較小。真空艙由于開(kāi)門(mén)等重力變化對(duì)光學(xué)元件的影響較?。缓附硬y管較柔軟，真空系統(tǒng)產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的影響較小。光學(xué)元件單獨(dú)隔振，光路受外界振動(dòng)影響較小。
[0019]由于只需要對(duì)光學(xué)元件隔振，不必將真空系統(tǒng)一起隔振。降低了光學(xué)系統(tǒng)隔振的成本；
[0020]采用艙外調(diào)節(jié)裝置及艙外的平移臺(tái)不需要考慮真空放氣、真空潤(rùn)滑等，規(guī)避了真空系統(tǒng)放氣、出油的風(fēng)險(xiǎn)，并使調(diào)整系統(tǒng)的成本降低；艙外的平移臺(tái)可以采用手動(dòng)，而不必采用電動(dòng)，成本降低的同時(shí)，免除了電機(jī)發(fā)熱造成的熱脹冷縮影響；
[0021]不需要過(guò)于考慮真空艙的結(jié)構(gòu)剛度，它對(duì)光學(xué)系統(tǒng)沒(méi)有影響，因此可以降低真空艙厚度，使真空腔體的制造成本降低；
[0022]降低真空泵振動(dòng)要求，真空泵振動(dòng)不影響光路，這使得真空泵的選擇余地變大，抽速提高，成本降低。
[0023]現(xiàn)有技術(shù)光源、紫外單色儀的結(jié)構(gòu)是光學(xué)元件與真空艙體剛性連接。為了解決光源、紫外單色儀的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明光源、紫外單色儀也可以采用如真空艙與其內(nèi)部光學(xué)元件間非剛性連接方式，但是這需要重新研發(fā)。而本發(fā)明中解決光源、紫外單色儀剛性或非剛性連接兩種方式之間的連接方式，本發(fā)明則可以不用重新研發(fā)，直接采購(gòu)現(xiàn)成產(chǎn)品。
[0024]如果沒(méi)有連接器件，真空艙與紫外單色儀及光源的真空腔體連接的現(xiàn)有技術(shù)就是剛性連接或波紋管柔性連接。如果是剛性連接，真空艙的振動(dòng)將傳遞到紫外單色儀及光源上，如果是波紋管柔性連接，抽真空時(shí)的大氣壓力將波紋管壓短，從而會(huì)把紫外單色儀及光源向真空艙側(cè)移動(dòng)；在本發(fā)明中，使用連接器件，真空艙的振動(dòng)被連接器件隔斷，且不會(huì)發(fā)生紫外單色儀及光源被大氣壓力移動(dòng)位置。
[0025]現(xiàn)有技術(shù)中，真空泵與光源或紫外干涉儀剛性連接或通過(guò)一個(gè)波紋管柔性連接。抽氣時(shí)，如采用剛性連接，氣泵如有振動(dòng)，將直接經(jīng)光源或紫外干涉儀的真空腔體傳遞到內(nèi)部的光學(xué)元件上，影響光路；如果采用單個(gè)波紋管的柔性連接，則波紋管在大氣壓力下被壓縮，而導(dǎo)致整個(gè)隔振臺(tái)的移動(dòng)。而本發(fā)明中抽氣裝置在抽氣時(shí)，真空泵的振動(dòng)被波紋管隔斷，產(chǎn)生的大氣壓力被撐桿承受，光源與自外單色儀間的距離不會(huì)因氣壓降低而變化，因此抽真空過(guò)程中隔除真空泵振動(dòng)的同時(shí)，不會(huì)對(duì)光源、紫外單色儀及真空艙內(nèi)光學(xué)元件造成位置和變形的影響。在不受振動(dòng)、變形、位置影響的情況下，可以有效提高光學(xué)實(shí)驗(yàn)的精度，減少光學(xué)裝校調(diào)整工作量，保證光學(xué)實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是本發(fā)明實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的一個(gè)典型示例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2a和圖2b是抽氣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3是本發(fā)明艙外調(diào)整裝置與真空艙內(nèi)光學(xué)元件連接方式示意圖；
[0029]圖4a是連接器件的結(jié)構(gòu)圖的主視圖剖視；
[0030]圖4b是連接器件的結(jié)構(gòu)圖的側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0032]在本發(fā)明中，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的光學(xué)元件通過(guò)一種特殊支撐方式，固定在艙外調(diào)整臺(tái)上，再連接到統(tǒng)一的剛性基礎(chǔ)上進(jìn)行隔振；而真空系統(tǒng)與隔振平臺(tái)分開(kāi)支撐，與光學(xué)系統(tǒng)的連接是柔性的，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定連接處的作用力不隨真空度的變化而變化。
[0033]請(qǐng)參閱圖1示出的一個(gè)典型的一個(gè)紫外光譜儀的檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)施例1:其中包括光源1、抽氣裝置2、紫外單色儀3、連接器件4、多支真空管5、真空艙