[發明專利]一種用于傅立葉變換紅外光譜儀的動鏡掃描裝置

有效

• 申請號: 201310510306.7
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN103528683A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 吳瓊水;曾立波;石磊
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01J3/06
• 分類號: G01J3/06;G01J3/45
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 薛玲

技術領域

本發明涉及一種傅立葉變換紅外光譜儀(Fourier?Transform?Infrared?Spectrometer,?FT-IR)的動鏡掃描裝置，屬于物理光子學領域，特別是光譜分析儀器技術領域。?

背景技術

FT-IR光譜儀的核心部件為Michelson干涉儀，光的干涉來源于干涉儀動鏡和定鏡間相對運動所產生的光程差。動鏡掃描系統是光譜儀的一個重要組成部分，高精度的動鏡驅動系統是傅立葉變換光譜儀的核心和難點之一，在運動過程中，要保持動鏡運動的勻速性，并且在運動過程中，對晃動或傾斜都有嚴格的要求。

傳統的動鏡掃描裝置通常有旋轉電機機械傳動，電控氣動液壓系統。傳統的機械結構(即旋轉電動機+滾珠絲杠等中間環節)，機械元件易產生彈性變形、摩擦、反向間隙、非線性誤差等缺陷。而電控氣動液壓系統雖然振動和傾斜小，但速度慢，結構復雜，需要供氣供液系統，不利于儀器的小型化和受環境影響大。也有采用動圈式直線電機，結合磁懸浮技術的聚四氟乙烯玻璃滑動軸承支撐的動鏡掃描裝置，其能夠克服上述兩種驅動系統的缺點，能有效地進行“直接驅動”，防止掃描過程中出現大的傾斜，且體積小，控制簡單，精度也很高，但不能克服運動過程中存在的振動問題，而且動鏡的回掃完全依賴于電流的控制，也存在速度慢的問題。

本發明采用了一種基于彈性結構支撐的音圈電機動鏡掃描方案，能夠有效的解決方向穩定性、速度穩定性、振動等問題，而且掃描速度更快。本掃描裝置為FT-IR提供了一種具有無摩擦、無需潤滑、精密度高、壽命長等優點的動鏡掃描方案。

發明內容

本發明的目的為FT-IR提供了一種具有低成本、無摩擦、無需潤滑、精密度高、抗振能力強、掃描速度快、壽命長等優點的動鏡掃描方案，其能夠有效的保證FT-IR光譜儀具有高的可靠性和良好的性能。

本發明的技術方案是：

一種用于傅立葉變換紅外光譜儀的動鏡掃描裝置，包括固定板1、兩個前彈簧片3、音圈電機、空心立體角鏡6、角鏡座7、活動板8、永磁體座10、兩個后彈簧片11；

固定板1與活動板8通過兩個前彈簧片3、兩個后彈簧片11相連，永磁體座10固定安裝在固定板1上，永磁體座10內嵌圓形永磁體12；空心立方角鏡6固定在角鏡座7的一端；音圈電機與角鏡座7連為一體，音圈電機的線圈5纏繞在角鏡座7的另一端，角鏡座7固定在活動板8上。?

?所述的兩個前彈簧片3，每個均用兩片前夾板4夾持加固；所述的兩個后彈簧片11通過兩片后夾板9夾持固定在一起。?

所述的永磁體座10內嵌有一塊圓形永磁體，永磁體南北極方向與空心立體角鏡6上纏繞的圓形線圈5的軸向方向相同。

所述的角鏡座7一端為圓形結構，線圈5繞在圓形結構上；另一端裝有空心立體角鏡6；線圈5、空心立體角鏡6和角鏡座7三者為一體，三者的重心位置處于活動板8的水平方向的1/2處。?

所述的空心立體角鏡6由三片鍍金平面鏡組成，三片鍍金平面鏡互成90度。

所述固定板1與活動板8的板面完全平行；前彈簧片與后彈簧片相互平行，兩者在活動板8和固定板1之間的長度完全相同。?

所述的四個彈簧片分別通過四個相同的壓條2安裝在固定板1和活動板8上。

使用時，將固定板1安裝在一個固定的裝置（位置）上，如一塊大的底板或豎直的板子等地方。固定板1安裝后即固定不動，在動鏡在一個小的運動范圍內掃描時，活動板8會沿著一個方向進行直線運動。四個彈簧片均安裝在活動板的靠近四個頂點的位置，兩個前彈簧片3和兩個后彈簧片11的長度、寬度、厚度、材料等均完全相同；彈簧片采用強度、硬度、彈性、耐磨性、疲勞極限和耐熱性能優良的合金材料制成，一般可選鈹青銅材料；由于四個彈簧片比較薄，為了維持一定的剛性支撐能力，彈簧片采用了夾板加固的方法。兩個前彈簧片3各用兩片前夾板4夾持加固，兩個后彈簧片11共用一個大的后夾板9進行夾持加固。

與角鏡座7相連的鏡片采用空心立體角鏡。空心立體角鏡6由三片鍍金平面鏡組成，三片平面鏡互成90度，可以保證動鏡掃描過程中，即使存在轉動，輕微的振動，入射光線也能保持原平行方向返回。空心立體角鏡6的運動位置受線圈5所通電流大小和方向的影響，通過調節電流大小，可以控制空心立體角鏡6偏離平衡位置的距離，當角鏡偏離平衡位置時，只需要給一個很小的反向電流或不通電流，其就能在彈簧力的作用下自然反向運動，從而使快速掃描變得十分容易。?

與現有技術相比，本發明的有益效果是：