一種具有簡化小結構的凹面光柵單色儀的製作方法
2024-02-01 18:04:15
專利名稱：一種具有簡化小結構的凹面光柵單色儀的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於光學測量技術領域，涉及光譜儀器中的光柵單色儀。
一般小型凹面光柵單色儀，它的入射和出射光線之間有很大的夾角。
這種光柵單色儀的總體外形一般為方形的，為適應出射光線的方向，在出射狹縫處加一個三角形塊，如
圖1所示。另一種外形是把方形箱體去掉一個角，加一個筒狀結構，安裝出射狹縫。如圖2所示。
通常是用步進電機帶動絲槓螺母付，經正弦杆使光柵轉動以調節不同波長。絲槓與電機的連接現在多用直接連接方式，也有用一對齒輪付實現連接的。
正弦杆是使光柵轉動時波長線性變化的裝置。現有小型凹面光柵單色儀的正弦杆在O波長時，是與絲槓垂直的。
為防止螺母隨絲槓而轉動，都設有螺母防轉裝置，結構多樣。
本實用新型出入狹縫都採用筒狀形狀，絲槓同電機是柔性聯軸節連接，波長O位時正弦杆不垂直絲槓和螺母簡化的防轉機構，目的是提供一種具有簡化小結構的凹面光柵單色儀。本實用新型不僅能更好地滿足單色儀的各種使用要求，同時具有明顯簡化，更小型化的特點，從而不僅改善了使用性能，還容易加工、降低成本，適用於各種可攜式光譜儀和航空、航天光譜儀器。
本實用新型由筒式入縫1，筒式出縫2，電機3，柔性聯軸節4，凹面光柵5，正弦機構6，螺母7，絲槓8，箱體9，防轉導軌10，防轉導槽11，絲槓固定軸承12等構件組成，如圖3所示。筒式入縫1和筒式出縫2安裝有狹縫，入射光經筒式入縫1至凹面光柵5，衍射後的筒式出縫2射出。調整出射波長是通過電機3轉動絲槓8，使螺母7在絲槓8上平移，再通過正弦杆機構6，從而使凹面光柵5旋轉來實現。
本實用新型為實現上述目的，採取以下技術措施，克服和改進了現有結構的不足之處。現詳細分述如下。
圖4為本實用新型的筒式入縫1和筒式出縫2在箱體9上安裝位置圖。
本實用新型在外形整體結構方面，在箱體9的入縫和出縫處用兩個筒狀結構，作為筒式入縫1和筒式出縫2，如圖4所示。這樣結構的好處是減小箱體尺寸，減少箱體重；筒狀便於加工，僅用車床即可。如圖1所示三角形結構要用銑床加工，而工時成本車工比銑床加工要低得多；入縫和出縫結構相同，尺寸相同，便於互換和標準化。達到了減小體積、降低成本、方便使用的目的。
圖5為本實用新型柔性聯軸節4的結構示意圖。圖中13、14為軸轂，15彈性墊，16螺釘。
步進電機3與絲槓8的連接採用簡化柔性聯軸節4連接，如圖5所示。由軸轂13、14，彈性墊15及螺釘16組成。電機3軸輸出的扭矩由軸轂13經螺釘16傳給彈性墊15，再經螺釘16傳給軸轂14，軸轂14與絲槓8固定，使絲槓轉動。這樣的好處是可以避免電機3軸與絲槓8直接連接時造成不同軸幹涉；也可避免用齒輪付連接造成的尺寸增大和成本增加。軸轂13同電機3的輸出軸固定在一起，軸轂14同絲槓8固定在一起，彈性墊15放在軸轂13和14之間，三者用螺釘16連接。
圖6為本實用新型正弦機構6結構示意圖。圖中17為正弦杆，17螺母，19光柵轉動中心，20正弦杆導軌。正弦機構6如圖6所示，採用在O波長時，正弦杆17不垂直於絲槓8的方案，這時與螺母7固定的正弦杆導軌20應為三角形，圖中19是光柵轉動中心。這樣在轉動方向確定後，可以充分利用絲槓8的有效長度，因此可以縮短絲槓和縮小箱體的尺寸。
圖7為本實用新型螺母防轉機構的結構示意圖。圖中18為防轉導槽，10為防轉導軌。
本實用新型採用的螺母防轉機構如圖7所示。由固定在螺母7上的防轉導槽18和固定在箱體9上的防轉導軌10組成。防轉導槽18用摩擦係數很小的聚四氟乙烯製造，與防轉導軌10滑動配合，結構簡單、精度高。
採用上述結構的光柵單色儀結構十分簡單緊湊，總體積減小，重量減輕，性能提高，成本降低，特別適用於各種可攜式光譜儀器和航空、航天用光譜儀器。
採用上述結構的100mm焦距凹面光柵單色儀，其長×寬×高的尺寸小於、135mm×135mm×85mm，重量小於1.3kg，是同類單色儀中最小、最輕的一種。
權利要求1.一種具有簡化小結構的凹面光柵單色儀，包含有入縫、出縫、電機、凹面光柵、箱體、絲槓、正弦機構等，其特徵是在箱體9的入縫處安裝有筒式入縫1，出縫處安裝有筒式出縫2；電機3與絲槓8用柔性聯軸節4連接，柔性聯軸節4由軸轂13、14，彈性墊15及螺釘16組成，軸轂13同電機3輸出軸固定，軸轂14同絲槓8固定，彈性墊15放在軸轂13和14之間，柔性連接在一起；在O波長時，採用正弦杆17不垂直於絲槓8的正弦機構6，正弦機構6上與螺母7固定的正弦杆導軌20為三角形；螺母防轉機構由固定在螺母7上的防轉導槽18和固定在箱體9上的防轉導軌10組成。
2.根據權利要求1所述的具有簡化小結構的凹面光柵單色儀，其特徵是筒式入縫1和筒式出縫2的形狀結構和尺寸相同。
3.根據權利要求1所述的具有簡化小結構的凹面光柵單色儀，其特徵是軸轂13、14和彈性墊15用螺釘16連接。
專利摘要本實用新型屬於光譜儀器中的光柵單色儀領域。這種單色儀由於其入射光和出射光線間夾角很大,通常都有結構複雜、體積大的缺點。本實用新型設計出雙筒式入、出縫結構;電機經彈性聯軸節與絲槓相連,正弦杆在O波長時與絲槓不垂直,簡化緊湊的螺母防轉機構等,達到了結構簡單、可靠、體積小、重量輕、成本低的目的。
文檔編號G01J3/12GK2457580SQ0026647
公開日2001年10月31日 申請日期2000年12月27日 優先權日2000年12月27日
發明者郝德阜, 齊向東 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所