振动阻尼连接器及其用途的制作方法
本发明涉及用于减小易振系统与光学成像系统之间的振动的振动阻尼连接器。此外，披露了振动阻尼连接器在光学系统中的用途。
背景技术：
在光学器件和光学仪器内，通常使用连接器，也被称为c型接口(c-mount)。连接器可以将易振系统(例如原子力显微镜(afm))与具有冷却风扇的电荷耦合器件(ccd)数字照相系统，或与具有诸如转盘(spinningdisk)等机动化构件的光学成像系统附接在一起。连接器通常根据对接口形状的设计和光学成像中传感器相对于光学接口的距离进行规定的用于光学成像传感器的已知标准。在提交本申请时，连接器根据iso10935：2009。有时系统或光学成像系统暴露于来自例如系统自身或周围环境的机械振动和/或噪声。这使图像和随后要提取的数据的质量降低。
改善质量的一个方法可以是例如通过使用复杂的计算机程序。然而，期望以其它方法改善质量。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供能克服上述问题的振动阻尼连接器。
本发明是基于这样的认识：通过具有经由减震元件被连接在一起的至少两个部件(部分)的连接器，振动和噪声可以被连接器自身吸收。
本发明涉及用于减小易振系统与光学成像系统之间的振动的振动阻尼连接器，所述振动阻尼连接器包括：
-第一部件，其适于连接至所述光学成像系统，
-第二部件，其适于连接至所述易振系统，以及
-至少一个第一减震元件，
所述第一部件的一部分沿中心轴线布置在所述第二部件的一部分的内侧，或所述第二部件的一部分沿中心轴线布置在所述第一部件的一部分的内侧，并且所述至少一个柔性减震元件布置在所述第一部件与所述第二部件之间，
所述振动阻尼连接器还包括：至少一个紧固装置，其用于将所述第一部件紧固至所述第二部件，并且所述紧固装置将所述第一部件经由(隔着)第二减震元件按压至所述第二部件。
通过将第一部件和第二部件以两者之间具有减震元件的状态彼此连接并紧固，振动可以被减震元件吸收。从而，来自易振系统的振动被振动阻尼连接器减小或消除，使得振动小于使用标准c型接口转接器/连接器的情况下的振动，否则振动会传输到光学成像系统并导致成像质量下降。
振动阻尼连接器可以将用于研究的顶部安置有原子力显微镜(afm)的光学倒置显微镜与具有冷却风扇的电荷耦合器件(ccd)数字照相系统，或与具有诸如转盘等机动化构件的光学成像系统连接在一起。
通过紧固装置将第一部件和第二部件连接起来并将它们按压在一起，可以提供光学传感器相对于其所附接的光学仪器的恰当距离。通过使两个部件(即，第一部件和第二部件)布置为将减震元件置于它们之间并且布置为紧固连接，即，当紧固装置将第一部件经由第二减震元件按压至第二部件时，两个部件可以彼此分开，即，彼此不接触。这提供了电屏蔽。至少一个第一减震元件可以是一个大元件或数个小元件。第一部件和第二部件可以由金属制成，例如铝或不锈钢。然而，还可以使用任何其它适当的材料。部件还可以被电镀为黑色以避免将危害图像形成质量的裸材的内部反射。振动阻尼连接器可以包括布置在振动阻尼连接器周围的数个紧固装置或包括仅一个紧固装置。如果使用数个紧固装置，则它们优选地在振动阻尼连接器周围均匀地分布以便均匀地分配振动阻尼连接器周围的压力。如果使用一个紧固装置，则该紧固装置可以被设计为使得其均匀地将两个部件按压在一起。两个部件的中心轴线应当对准。
根据至少一个示例性实施例，所述紧固装置包括附接到所述第一部分的第一紧固部分以及附接到所述第二部分的第二紧固部分，并且所述第一紧固部分和所述第二紧固部分与所述第二减震元件接触，并且所述紧固装置限制第一部件与第二部件之间的沿中心轴线的位移。与第二减震元件接触的第一紧固部分和第二紧固部分防止了两个部件分开。如果存在数个紧固装置，则它们优选地在振动阻尼连接器周围均匀地布置为，使得部件在振动阻尼连接器的整个四周被均匀地按压在一起。这种方式确保了各部件的中心线对准。如果各部件的中心线不对准，则形成在成像系统上的图像可能被切割/扭曲。这是由于未使它们的“光轴”对准的光学系统在最终图像中遭受了各种光学像差。
根据至少一个示例性实施例，所述第一减震元件和/或所述第二减震元件由减震材料(缓冲材料)制成。减震元件材料可以例如是硅橡胶、硅凝胶、氨基甲酸酯、天然橡胶、软橡胶、氯丁橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶化合物、聚乙烯泡沫或聚氨基甲酸酯泡沫。材料的选择取决于材料压缩性、重量以及对扭绞和剪切的抵抗力。第一减震元件和第二减震元件可以由相同或不同的材料制成。第一减震元件可以是垫状物。
根据至少一个示例性实施例，所述第一部件包括内锥形形状，并且所述第二部件包括相匹配的外锥形形状。
根据至少一个示例性实施例，所述第一部件包括外锥形形状，并且所述第二部件包括相匹配的内锥形形状。相匹配的锥形形状有助于振动阻尼连接器的组装。这是由于锥形形状能将两个部件引导到恰当位置。锥形设计与第一减震元件一起还有助于将两个部件沿中心轴线的方向布置在恰当位置，以便获得光学传感器相对于其所附接的光学仪器的恰当距离。
根据至少一个示例性实施例，所述第一部件是凹入式部件并且所述第二部件是插入式部件。
根据至少一个示例性实施例，所述第一部件是插入式部件并且所述第二部件是凹入式部件。
根据至少一个示例性实施例，所述第一部件和所述第二部件彼此不接触。这提供了电屏蔽。
根据至少一个示例性实施例，通过使用粘合剂将所述第一减震元件布置到所述第一部件。
根据至少一个示例性实施例，通过使用粘合剂将所述第一减震元件布置到所述第二部件。通过将至少一个第一减震元件附接到第一部件或第二部件，第一减震元件被布置在恰当位置，并且当将两个部件组装在一起时这可以是有利的。
根据至少一个示例性实施例，所述第二部件包括与c型接口兼容的端部以便与所述易振系统连接。即，第二部件的端部或端部分是遵照规定了用于(除单目或双目观察管以外的)显微镜成像出口的c型螺纹接口连接的尺寸和图像平面的位置的标准而制造的。在提交本申请时，该标准为iso10935：2009。
根据发明的第二方面，上述振动阻尼连接器可以用于在易振系统与光学成像系统之间的光学系统中。
通常地，权利要求中使用的全部术语根据它们的在技术领域中的通常意义来解释，除非在本文中另有明确的定义。对“一个/一种[元件、装置、构件、方式、步骤等]”的所有引用要被开放式地解释为是指所述元件、装置、构件、方式、步骤等的至少一个实例，除非另有明确的阐释。
根据以下详细公开内容以及附图，本发明的其它目标、特征以及优势将是显而易见的。
附图说明
参考将相同附图标记用于相似元件的附图，通过以下对本发明的示例性实施例的示例性和非限制性详细描述将更好地理解本发明的以上以及附加目标、特征和优势，其中：
图1以透视的方式示出了根据本发明的实施例的振动阻尼连接器。
图2示出了图1所示的振动阻尼连接器的透视分解图。
图3示出了图1所示的振动阻尼连接器的剖视图。
图4示出了实验性测试的成套装置。
图5示出了在图4所示的成套装置中进行的实验性测试的结果的曲线图。
所有的附图都是高度示意性的，不一定按照比例，并且这些附图仅示出必要的部分以便阐明本发明，而其它部分被省略或仅暗示。
具体实施方式
下面将参考附图对本发明的实施例进行更加详细的描述。
图1、图2和图3示出了可以吸收(takeup)两个系统之间的振动和/或噪声的振动阻尼连接器100。将对图1、图2和图3一起进行描述。振动阻尼连接器100可以例如吸收易振系统(例如差动转盘)和/或光学成像系统(例如，显微镜)之间的振动和/或噪声。
振动阻尼连接器100包括第一部件1和第二部件2，其中，第二部件2沿共同的中心轴线a插入在第一部件1中。第一部件1是凹入式部件1并且第二部件2是插入式部件2。
第一部件1包括主要部分10和端部分11。主要部分10包括具有通孔12的外筒形形状，通孔12(参见图3)具有第一部分14、第二部分15和第三部分16。第一部分14包括渐缩形状，即，内锥形形状。在该第一部分14中将接纳第二部件2。第二部分15由内凸缘17形成，内凸缘17限定具有比第一锥形部分14的最大直径和最小直径更小的直径的开口18。第三部分16是筒状部分。
端部分11与设备(例如光学成像系统)兼容，并且使振动阻尼连接器100与该设备连接在一起。这可以以任何已知的适当方式实现。
第二部件2包括主要部分20和端部分21。第二部件2的主要部分20包括外锥形形状，该外锥形形状与第一部分14(即，第一部件1的主要部分10的内锥形形状)匹配。第二部件2的端部分21遵照规定了用于(除单目或双目观察管以外的)显微镜成像出口的c型螺纹接口连接的尺寸和图像平面的位置的标准，即iso10935：2009。第二部件2的主要部分20和端部分21还设置有通孔22。当两个部件1、2(即，第一部件1和第二部件2)相对于彼此布置时它们的中心轴线彼此对准，并且通孔25贯穿整个振动阻尼连接器100。振动阻尼连接器100(即，通孔25)的内部设计(即，内部直径和距离)取决于振动阻尼连接器100要附接的显微镜。振动阻尼连接器100的内部设计可以适于不同显微镜。该内部设计对入射到显微镜光学检测器(例如结合图4所描述的ccd相机或dsd)的光线进行限制。由于这些内部设计限制经过光学系统的光学光线，因此这些内部设计在几何光学中被称为“光阑”。使振动阻尼连接器100适于不同显微镜制造商将需要不同的“光阑”设计。
在插入式部件2上布置有四个第一减震元件3(参见图2，仅示出了两个)。四个减震元件是四个附接到第二部件的垫状物。减震元件3可以例如由硅橡胶片材、硅凝胶片材、聚乙烯泡沫片材、聚氨基甲酸酯泡沫片材或具有阻尼材料性能的弹性体制成。减震元件3通过双面胶带附接到第二部件2，然而，减震元件3可以被胶合到第二部件2或第一部件1，或者甚至松动地布置在第二部件2与第一部件1之间。第一减震元件3将第二部件2和第一部件1彼此分开，即，第二部件2和第一部件1彼此不接触。四个第一减震元件在振动阻尼连接器100周围均匀地分布。第一减震元件的数量不限于四个，而是可以更多或更少。例如第一减震元件可以是围绕第二部件2的整个一周延伸的一个第一减震元件。
第一部件1包括与第一部件的中心轴线相垂直地延伸的凸缘13。第二部件2包括作为第二部件2的端部分21的一部分的类似的凸缘23。
四个紧固装置4将第一部件1和第二部件2连接并将第一部件1向第二部件2按压到恰当位置。第一部件1的端部分11的端表面26和第二部件2的端部分21的端表面27布置为基本上彼此平行，并且布置为与中心轴线a垂直。端表面26、端表面27布置为彼此相距距离d以提供光学传感器(例如dsd)相对于光学仪器(例如，附接有afm的光学显微镜)的恰当距离(参见图4)。距离d是取决于振动阻尼装置100的两侧的光学器件的设定距离d。
紧固装置4在振动阻尼连接器100周围均匀地分布。紧固装置4不限于四个紧固装置4，而可以更多或更少。
一个紧固装置4包括第一紧固部分41。第一紧固部分41具有l形形状，即，彼此垂直地附接的两个腿部41a、41b。l形的第一紧固部分41的腿部之一41a的一端通过紧固件6(即，与第一紧固部分41螺纹接合的螺钉)附接到第一部件1的凸缘13。
紧固装置4还包括具有与第一紧固部分41类似的l形形状的第二紧固部分42。l形的第二紧固部分42的腿部42a的一端通过紧固件6(即，螺钉)附接到第二部件2的凸缘23。
l形的第一紧固部分41的第二腿部41b与第二减震元件5接触，并且l形的第二紧固部分42的第二腿部42b在与l形的第一紧固部分41的第二腿部41b相反的位置与同一第二减震元件5接触。第二腿部41b和第二腿部42b经由距离调整器7都与第二减震元件5接触，它们一起限制第一部件1与第二部件2之间沿中心轴线a的位移。
距离调整器7均包括螺母9以及具有螺杆81和头部82的蘑菇形元件8。螺杆81穿过第一紧固部分41的第二腿部41b或第二紧固部分42的第二腿部42b中的孔44伸出，使得头部82与第二减震元件5接触。头部82被胶合到第二减震元件5。螺母9与蘑菇形元件8的螺杆81螺纹接合。根据螺母9旋拧到螺杆81上的程度可以调整第一部件与第二部件之间的压力和距离。距离调整器7还影响整个阻尼因数。
第二减震元件5可以由硅橡胶、硅凝胶、氨基甲酸酯、天然橡胶、软橡胶、氯丁橡胶或苯乙烯-丁二烯橡胶化合物，或者任何其它适当的材料制成。
第二减震元件5具有锥形形状。蘑菇形元件8的与第二紧固部分的第二腿部42b接触的头部82具有与第二锥形减震元件5的较大直径端基本上相等的直径。蘑菇形元件8的与第一紧固部分的第二腿部41b接触的头部82具有与第二锥形减震元件的较小直径端基本上相等的直径。第二减震元件5不限于锥形，其可以具有任何适当的形状。蘑菇形元件的头部82的直径或外轮廓不限于与第二减震元件5具有相同的尺寸。
当可以与振动阻尼连接器100连接的系统中的一个暴露于振动或噪声或者自身产生振动时，振动阻尼连接器100将通过第一减震元件3和第二减震元件5吸收振动或噪声。
振动阻尼连接器100能够吸收的振动量取决于减震元件的材料、减震元件的形状和减震元件的数量。
已描述了第一部件1是凹入式部件且第二部件2是插入式部件。然而，可以反过来。即，第一部件1可以是插入式部件且第二部件2可以是凹入式部件。
振动阻尼连接器100可以例如用于组合式显微术平台200，组合式显微术平台200基于利用差动转盘(dsd)201的通过孔径相关显微术进行的荧光光学切片显微术以及利用原子力显微镜(afm)202的纳米力学成像(参见图4)。与标准的单点或多点共聚焦显微镜相反，dsd显微镜单元的照射方案提供对afm悬臂的与时间无关的照射。这使得能够容易地集成同时记录的荧光显微术数据与利用标准探针获取的扫描探针显微术数据。
已关于该实例进行了测试。图4示意性地展示了集成有dsd成像平台201和能够qi(定量)成像的先进生物科学afm系统202(德国，jpkinstruments)的实验性成套装置。在进行测试时使用将dsd201与顶部安置有原子力显微镜(afm)202的倒置光学显微镜205连接起来的不同连接器100、300。使用结合图1至图3所描述的振动阻尼连接器100(c型接口2)进行一个测试。使用尼康c型接口(c型接口1(a＝5.1nm))300进行一个测试。结果如图5所示。参见图4，整个成套装置安置在构造为遵从nist-a振动规范的超低噪声底板203上。(由h.amick、m.gendreau、t.busch和c.gordon发表在spie5933会议记录593303-593313(2005)上的“研究设备的演变标准：振动”(h.amick,m.gendreau,t.busch,andc.gordon,“evolvingcriteriaforresearchfacilities:vibration,”proceedingofspie5933,593303–593313(2005)))。存在附加噪声振动平台204(德国，哥根廷，accuriongmbh，i4)以用于屏蔽在dsd与afm之间的噪声传输。该平台204承载有倒置光学显微镜205(荷兰，阿姆斯特丹，nikoninstrumentseuropeb.v.，ti-s/l100)，该倒置光学显微镜205配备有生命科学专用的原子力显微镜202(德国，柏林，jpkinstruments，nanowizard3)。将具有75mm超长工作距离的专用聚光透镜(未示出)(荷兰，阿姆斯特丹，nikoninstrumentseuropeb.v.，t1-celwd)安装为遵从afm单元的高度。通过压电单元(德国，卡尔斯鲁厄，physikinstrument，p-725
实验性成套装置受到由差动转盘(dsd)单元201引发的影响afm图像的质量的afm悬臂扰动(perturbation)。已查明该扰动完全源自dsd转盘运动。通过使用结合图1至图3所描述的振动阻尼连接器100可以减小该扰动，其中，振动阻尼连接器100一端与差动转盘(dsd)201连接且另一端与顶部安置有原子力显微镜(afm)202的倒置光学显微镜205连接，如图4所示。图5示出了分别利用标准尼康c型接口(c型接口1(a＝5.1nm))以及结合图1至图3所描述的振动阻尼连接器(c型接口2(a＝0nm))作为图4所示的dsd201与倒置光学显微镜205之间的机械连接的，在液体介质中测得的高品质云母基板的接触式250nmafm线扫描。(a＝3.1nm)和(a＝0nm)中的a代表噪声振幅，并且如可观察到的，由具有振幅a的100hz的正弦波组成，振幅a以纳米(nm)表示。
如图5中的曲线图所示，使用结合图1至图3所描述的振动阻尼连接器100已使振动减小。从afm图像可以获得被测表面的高度值。在这种情况下，根据液体介质中的云母基板的afm形貌图并使用不同连接/接口，在250nm的距离上获得由afm测得的云母表面高度。为了清楚地比较结果，将这些值结合起来以绘制在同一图表中。如可以看到的，与在测试c型接口1时相比，c型接口2在更大程度上降低了afm图像中的噪声。
在以上描述中，已描述了振动阻尼连接器以及振动阻尼连接器的减小易振系统与光学成像系统之间的振动的用途。然而，应认识到的是，振动阻尼连接器可以用于将易振系统与任何振动敏感系统连接起来。从而，通过振动阻尼连接器使从易振系统传输到振动敏感系统的振动减小。
上文已参考一些实施例主要地描述了本发明。然而，本领域的技术人员容易理解的是，除了上文所披露一些实施例外的由所附的专利权利要求限定的其它实施例也同样可能在本发明的范围内。
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！