緊湊型數(shù)字分光干涉儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種集成有多種光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器一一數(shù)字分光干涉儀。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)分光儀屬于普通光學(xué)儀器的一種，它一般適用于高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中，而現(xiàn)代光機(jī)電儀器正不斷朝向小型化、智能化、多功能、高精度的方向發(fā)展，傳統(tǒng)分光儀已逐漸不能滿足于高精密儀器性能的各項(xiàng)要求。其原因主要如下:第一，傳統(tǒng)分光儀已有十幾年沒有改進(jìn)，體積較大、較為笨重、結(jié)構(gòu)不夠緊湊，不便于移動(dòng)到其他場合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；第二，傳統(tǒng)分光儀僅能通過肉眼觀測分光現(xiàn)象，不僅非常不便于觀測，而且調(diào)節(jié)難度大，調(diào)整過程會影響到觀測所得的結(jié)果精確度。第三，僅能應(yīng)用于普通光學(xué)玻璃折射率的測量與分光實(shí)驗(yàn)，功能較為單一，應(yīng)用場合有限。綜上所述，重新優(yōu)化設(shè)計(jì)傳統(tǒng)分光儀，使其不斷朝向小型化、數(shù)字化、多功能、高精度等方向發(fā)展具有高等學(xué)校教學(xué)、科研與工程等實(shí)際意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種優(yōu)化升級傳統(tǒng)分光儀綜合性能的數(shù)字分光干涉儀，既達(dá)到分光儀與干涉儀功能有效結(jié)合的目的，同時(shí)有效精縮傳統(tǒng)分光儀的體積、降低重量，并具備一定的數(shù)字化程度，擴(kuò)展其功能范圍，促進(jìn)傳統(tǒng)光學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器的現(xiàn)代化進(jìn)程。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了下述技術(shù)方案:
[0005]第一，改進(jìn)傳統(tǒng)分光儀部分機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)其體積精縮、結(jié)構(gòu)緊湊。第二，對觀測機(jī)構(gòu)重新設(shè)計(jì)，改進(jìn)傳統(tǒng)分光儀觀測光譜分光現(xiàn)象的方式，使其實(shí)現(xiàn)圖像采集的數(shù)字化。使用CXD代替?zhèn)鹘y(tǒng)目鏡，通過電腦顯示屏進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測光譜及分光現(xiàn)象，也可采用毛玻璃屏代替目鏡，在毛玻璃屏上直接觀測光譜分光現(xiàn)象，以便于實(shí)驗(yàn)演示。第三，擴(kuò)大數(shù)字分光儀的實(shí)驗(yàn)功能，使其實(shí)驗(yàn)功能不僅局限于一般分光實(shí)驗(yàn)，同時(shí)集成有邁克爾孫(Michelson)干涉儀、法布里-泊羅(F-P)干涉儀以及光的干涉一牛頓環(huán)等光學(xué)實(shí)驗(yàn)功能。第四，保證實(shí)驗(yàn)的精確度。通過設(shè)計(jì)出合理的微位移調(diào)節(jié)機(jī)械裝置保證較高的實(shí)驗(yàn)精確度。設(shè)計(jì)出機(jī)械杠桿與普通微分頭和精確微分頭的組合機(jī)械裝置共同調(diào)節(jié)動(dòng)鏡移動(dòng)的位移量。其原理為:首先利用普通微分頭粗調(diào)動(dòng)鏡的移動(dòng)量，粗調(diào)后再利用精確微分頭對動(dòng)鏡的移動(dòng)量進(jìn)行微調(diào)，由于普通微分頭與精確微分頭之間通過機(jī)械杠桿活動(dòng)連接，杠桿臂比例為10:1至20:1之間，所以精確微分頭的調(diào)節(jié)量將會由于杠桿效應(yīng)使得其微調(diào)精度再提高一個(gè)數(shù)量級。第五，所設(shè)計(jì)的零部件需具備一定的通用性及互換性，以方便今后儀器的維護(hù)以及儀器功能的再次優(yōu)化升級。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)效果是:在實(shí)驗(yàn)之前，只需對數(shù)字分光干涉儀做一次儀器調(diào)節(jié)，調(diào)整滿足實(shí)驗(yàn)精度要求后，即可做:光學(xué)玻璃折射率的測量、觀測光譜分光現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)、Michelson干涉實(shí)驗(yàn)、F-P多光束干涉實(shí)驗(yàn)以及光的干涉一牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)。避免了每次調(diào)節(jié)各臺實(shí)驗(yàn)儀器所耗費(fèi)的時(shí)間及產(chǎn)生的累積隨機(jī)誤差，不僅擴(kuò)展了傳統(tǒng)分光儀的實(shí)驗(yàn)功能，而且實(shí)現(xiàn)了數(shù)字實(shí)時(shí)顯示等功能，提高了實(shí)驗(yàn)精度。本實(shí)用新型在一定程度上促進(jìn)了光學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器朝向小型化、數(shù)字化、多功能、高精度的方向發(fā)展。在軟件方面，根據(jù)干涉圖像處理技術(shù)并結(jié)合計(jì)算機(jī)軟件編程技術(shù)，編寫出與本儀器相匹配的功能檢測軟件。通過數(shù)據(jù)采集卡將CCD與計(jì)算機(jī)連接到一起后，即可通過軟件實(shí)時(shí)采集并顯示所需觀測的干涉圖像。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了機(jī)械杠桿與精確微分頭的組合機(jī)械裝置共同調(diào)節(jié)全反射鏡移動(dòng)的微位移量，可使讀數(shù)精度達(dá)到10_4mm。
【附圖說明】
[0007]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理平面示意圖；
[0008]圖2為A-A剖視圖；
[0009]圖3為帶鏡微調(diào)裝置的F-P實(shí)驗(yàn)鏡示意圖；
[0010]圖4為平面反射鏡示意圖；
[0011]圖5為本實(shí)用新型所述分光器件的示意圖；
[0012]圖6為分光棱鏡的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0013]圖7為本實(shí)用新型所述牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖8為分光計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0015]圖9為F-P干涉實(shí)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0016]圖10為Michelson干涉實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0017]圖11為牛頓環(huán)干涉實(shí)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0018]圖12為本實(shí)用新型的三維結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0019]在圖中，1、支撐板；2、帶有擴(kuò)束與準(zhǔn)直裝置的綠光LD I ;3、固定底板I ;4、微分頭；5、支撐板連接軸固定部件；6、支撐板連接軸；7、微調(diào)裝置；8、毛玻璃；9、滑塊；10、十字光闌；11、支撐板；12、支撐板連接軸；13、準(zhǔn)直雙膠合透鏡；14、滑塊嵌板；15、刻度盤；16、游標(biāo)盤；17、帶有擴(kuò)束與準(zhǔn)直裝置綠光LD II ;18、載物臺；19、儀器轉(zhuǎn)軸；20、牛頓環(huán)裝置固定孔；21、聚焦雙膠合物鏡；22，26、望遠(yuǎn)鏡部件連接器；23、望遠(yuǎn)鏡部件；24、望遠(yuǎn)鏡部件固定板；25、微調(diào)螺釘；27、游標(biāo)；28、望遠(yuǎn)鏡部件轉(zhuǎn)動(dòng)連桿；29、CCD或毛玻璃屏；30、精確微分頭；31、杠桿；32、固定底板II ;33、固定轉(zhuǎn)銷；34、頂針；35、全反鏡；36、全反鏡移動(dòng)板；37、普通微分頭；38、牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)裝置；39、分光棱鏡；40、鏡微調(diào)裝置；41、裝夾有全反鏡或F-P實(shí)驗(yàn)鏡的光學(xué)器件；42、光柵；381、光源固定板；382、帶有擴(kuò)束與準(zhǔn)直裝置綠光LD III ；383、分光鏡固定板；384、45°角平面玻璃分光鏡；385、連接支撐桿；386、固定轉(zhuǎn)銷II。
【具體實(shí)施方式】
[0020]一種緊湊型數(shù)字分光干涉儀，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括底座，底座內(nèi)設(shè)置電源控制裝置，底座中心安裝一根儀器轉(zhuǎn)軸(19)，儀器轉(zhuǎn)軸(19)自下而上依次安裝望遠(yuǎn)鏡部件轉(zhuǎn)動(dòng)連桿(28 )和載物臺(18 )，所述載物臺(18 )上設(shè)有牛頓環(huán)裝置固定孔(20 )，載物臺(18 )外圍設(shè)有刻度盤(15 )和游標(biāo)盤(16 )，游標(biāo)盤(16 )上設(shè)有兩個(gè)游標(biāo)(17 )，望遠(yuǎn)鏡部件轉(zhuǎn)動(dòng)連桿21的端部安裝望遠(yuǎn)鏡部件固定板(24)，望遠(yuǎn)鏡部件(23)通過3個(gè)微調(diào)螺釘(25)固定在望遠(yuǎn)鏡部件固定板(24)上，望遠(yuǎn)鏡部件(23)的兩端設(shè)有望遠(yuǎn)鏡部件連接器(22，26)，前端的望遠(yuǎn)鏡部件連接器(26 )上安裝CXD或毛玻璃屏(29 )，后端的望遠(yuǎn)鏡部件連接器(22 )上安裝聚焦雙膠合物鏡(21);與望遠(yuǎn)鏡部件(23)對稱，在載物臺(18)的一邊安裝固定底板I (3)，固定底板I (3)上安裝微分頭(4)和滑塊嵌板(14)，滑塊嵌板(14)嵌合滑塊(9)，滑塊(9)上安裝支撐板連接軸固定部件(5)和鏡片支撐板連接軸(12)，支撐板連接軸固定部件(5)上安裝支撐板連接軸(6 )，支撐板連接軸(6 )上安裝支撐板(I)，支撐板(I)上安裝帶有擴(kuò)束與準(zhǔn)直裝置的綠光LD I (2)和微調(diào)裝置(7)，微調(diào)裝置(7)內(nèi)安裝毛玻璃(8)和十字光闌
(10);鏡片支撐板連接軸(12)頂端設(shè)置鏡片支撐板(11)，鏡片支撐板(11)內(nèi)安裝準(zhǔn)直雙膠合鏡(13);在載物臺(18)后方安裝帶有擴(kuò)束與準(zhǔn)直裝置綠光LD II (17)，在載物臺(18)的前方安裝固定底板II (32)，其上安裝全反鏡移動(dòng)板(36 )和杠桿(31)，全反鏡移動(dòng)板(36 )內(nèi)安裝全反鏡(35)，全反鏡移動(dòng)板(36)的前方安裝普通微分頭(37)，后方安裝頂針(34)，頂針(34)頂在通過固定轉(zhuǎn)銷I (33)安裝在固定底板II (32)上的杠桿(31)上，杠桿(31)的另一端設(shè)置精確微分頭(30)，帶有擴(kuò)束與準(zhǔn)直裝置綠光LD II (17)與全反鏡(35)與放置在載物臺(18)中心的分光棱鏡(39)在同一直線上；
[0021]還包括:
[0022]如圖3所示的帶鏡微調(diào)裝置F-P實(shí)驗(yàn)鏡(40)；
[0023]如圖4所示的裝夾有半反半透平面反光鏡光學(xué)器件(41);
[0024]如圖5所示的透射光柵(42 );
[0025]如圖6所不的分光棱鏡(39)；
[0026]如圖7所示的牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)裝置(38)，包括一塊光源固定板(381)，光源固定板(381)兩端分別連接連接支撐桿(385)，光源固定板(381)中間安裝帶有擴(kuò)束與準(zhǔn)直裝置綠光LD II (382)，分光鏡固定板(383)通過固定轉(zhuǎn)銷II (386)固定在兩根連接支撐桿(385)上，分光鏡固定板(383)上安裝45°角平面玻璃分光鏡(384)。
[0027]實(shí)驗(yàn)之前，為精確測量，首先必須調(diào)整好儀器，即使望遠(yuǎn)鏡部件(23)接受平行光成像到CXD或毛玻璃屏(29)上，并保證望遠(yuǎn)鏡部件(23)與數(shù)字分光儀的儀器轉(zhuǎn)軸(19)互相垂直，從而保證實(shí)驗(yàn)的精確度。
[0028]打開帶有擴(kuò)束與準(zhǔn)直裝