专利名称：多视场看谱镜的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光谱分析设备领域，特别涉及一种用于钢种鉴定的便携式看谱镜。
背景技术：
在与钢铁有关的制造和加工企业中，对不同钢种材质的分类管理被当作一项重要的工作，混钢被视作严重的质量事故，危及产品质量和企业的声誉。因此，钢种鉴定是生产环节中必不可少的一环。钢种鉴定常用的设备有自动直读式光谱仪和手提式人工看谱镜。而后者因其价格低廉、携带方便和操作简单，被广泛应用。
目前国内外使用的人工识别看谱镜，都属于单视场看谱镜，即一次只能观察一段连续波长范围内的光谱。而实际被分析的对象钢种中所含元素的谱线大都波长相距较远，也即分属在不同色谱区，一个视场根本不能容纳。要准确进行钢种鉴定，一般至少要观察两个特征谱线区或称色谱区。而单视场看谱镜要做到这点必须来回调节波长旋钮，方能依次观察到至少两个或以上的特征谱线，明显地，单视场看谱镜存在一个效率问题和漏检隐患问题。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种多视场看谱镜，使两段间隔一定波长的连续波长谱线同时出现在一个观察区域内，也即在同一观察区域内出现两个视场；提高看谱效率和准确性，特别是避免潜在漏检的危险性。
为达到上述目的，本实用新型利用分光后光质成份不变原理，通过设计两个相互独立的光栅，单独对两束光进行色散分析，并同时成像在一个观察区域内，形成两个观察“视场”。这样可以同时观察可以有间隔的任意两段连续波长范围内的光谱谱线。
本实用新型的技术方案多视场看谱镜，包括一壳体、棱镜、聚光镜、狭缝组件、物镜、光栅组件、转向棱镜、成像光栏、目镜组件；壳体上有一入射窗口；棱镜设置于壳体内入射窗口处；以改变电弧光的传播路径，确保接收到的电弧光垂直射到聚光镜上，并通过中心线。通过旋钮可以调节此棱镜；聚光镜、狭缝组件，将棱镜反射来的复合光线，增强会聚到狭缝上，增加照明亮度，影响最终成像的亮度；狭缝是由两块不透明物体，间隔与波长相当的间隙组成的透光缝隙，使经会聚后的光线经过狭缝形成色散，并成直线状射向物镜，由于狭缝正好在物镜的焦平面上，这样经物镜后的光线将正好变成平行光线射向光栅，为最终的分析用色散做准备；物镜，接受狭缝色散的光线，并平行射出；将狭缝相当点光源来的光线经物镜后，变成平行光线，提供给光栅进行进一步色散；同时，经光栅色散后衍射产生的相互平行、相同波长的单色光线，再逆向经过物镜后会聚成一条条光亮谱线；光栅组件，其至少包括第一、二光栅以及各自相应的调节机构；接受从来自物镜平行光线；调节机构由传动杆、凸轮、旋钮组成，用以调节光栅的入射角；传动杆一端与光栅一端相抵靠，另一端与凸轮相接触，凸轮与旋钮同轴相连接，每个光栅三维可调；转向棱镜，接受来自光栅组件及物镜反射的光线，并再转射到成像光栏上去；成像光栏，接受来自转向棱镜的反射光线；目镜组件，对成像光栏上的“图像”，即对多视场中的成像进一步进行放大15倍，以便肉眼观察。
进一步，两个光栅与垂直面各设计成一个仰角和一个俯角，使经色散衍射后产生的光束最后的成像不致产生重叠影像，以免影响观察质量。
光线与光栅的入射角不同，其色散后光线的衍射角也应产生变化，最终会影响谱线在视场中的观察位置。
所述的光栅调节机构还包括支撑轴、调节支架、光栅支架；调节支架通过支撑轴枢接于壳体，光栅支架连接于调节支架，光栅连接于光栅支架上，并分别由调节螺丝连接调节；所述的传动杆一端抵靠于调节支架的一端，通过传动杆，旋钮对调节支架进行调整；通过旋钮、调节螺丝的调节实现对光栅的三维调节。
当要调节多视场时，可以逐个进行，方法为通过旋钮与凸轮同轴转动，凸轮在转动时使传动杆在纵向上前后移动，传动杆的另一端与光栅的一支点相连。当传动杆前后移动时，将引起光栅平面相对光线入射角的变化，变化范围恰好保证光谱7个色区能在观察视场中全部被观察到，从而达到选择和控制光谱波长的目的。这样，不同视场可选择不同的色谱区。
本实用新型的有益效果1.同时能观察到具有一定间隔的两段波长范围，也即能观察到不同色区的谱线。而这是单视场技术无法达到的。
2.在实际应用中，对绝大多数的钢种鉴别，只要一次性调节两个视场，就能在同一观察区中观察到两个相应的特征谱线，省却了来回调节，可以做到快速、准确地分析。
3.简化了钢种鉴定的操作，极大地减少和避免了漏检隐患。
图1为本实用新型的原理图。
图2为本实用新型的俯视结构示意图。
图3为图2的剖视图。
图4为本实用新型的光栅调节机构结构示意图。
具体实施方式
下面结合多视场看谱镜的原理结构图作进一步说明参见图1，其为本实用新型的结构原理图。被检材的激发光源10，经导向棱镜20，穿过衍射狭缝30，通过平行光透镜40，投射至2块光栅50，从2块光栅50出来的光线再经过反射棱镜60、成像光栏70、80后为人眼90观察用。
参见图2、图3，本实用新型的多视场看谱镜，包括一壳体1、棱镜2、聚光镜、狭缝组件3、物镜4、光栅组件5、转向棱镜8、成像光栏9、目镜组件11；壳体1上有一入射窗口100，及隔热玻璃101，隔热玻璃101阻挡激发时产生的金属气体和高速金属微粒进入壳体1内；棱镜2设置于壳体1内入射窗口处，通过旋钮21以及连杆调节；聚光镜、狭缝组件3接受来自棱镜2反射来的光线200，经过聚光镜会聚到狭缝；物镜4接受经过狭缝的光线，并平行射出；光栅组件5包括第一、二光栅51、52以及各自相应的调节机构6、7，接受从物镜4射出的平行光线；第一光栅51与垂直面成仰角、第二光栅52与垂直面成俯角，调节机构6、7由传动杆61、71、凸轮62、72、旋钮63、73组成，传动杆61、71一端与第一、二光栅51、52一端相抵靠，另一端与凸轮62、72相接触，凸轮62、72与旋钮63、73相连接；转向棱镜8接受来自光栅组件5及物镜4反射的光线，并再反射出去；成像光栏9接受来自转向棱镜8的反射光线；目镜组件11对从成像光栏9来的光线进一步放大。
参见图2，进一步，本实用新型还设有一光线激发装置12，其由固定支架121以及固定于其上的电极122，电极122与外接电弧发生器电连接。在电极122与工件13之间通以高压电，激发出电弧产生复合光。
请参阅图2、图3，工作时，工件13一端与外接电弧发生器电连接；经通电后，园盘状铜电极122(正极)与被当作工件13(负极)间的间隙之间会产生高压放电现象，激发出电弧光复合光。
复合光通过隔热玻璃101，经转向棱镜2射向聚光镜、狭缝组件3，经聚光镜会聚在狭缝上使光强达到最大值；狭缝恰位于物镜4的焦平面上，经狭缝点光源发出的光线经物镜4多视场后以平行光射向第一、二光栅51、52；第一、二光栅51、52同时收到光线，经光栅色散后分解成为按一定波长排列的单色光谱，但此时的单色光谱中相同波长的谱线并未重合，需进一步处理；经第一、二光栅51、52色散后形成的两束光谱谱线201、202又逆向通过物镜4，经物镜4后，相同波长的谱线会集中形成一条光亮、清晰的谱线。第一光栅51的谱线位于上层光路；而第二光栅52的谱线位于下层光路射向转向棱镜8，经转向棱镜8，将光谱成象在成像光栏9多视场；成像光栏9分别由间隔一定间隙的上下两个光栏91、92组成，上光栅(第二光栅52)视场最终成像在上光栏91中，而下光栅(第一光栅51)视场最终成像在下光栏92中。
参见图3，肉眼通过目镜组件11系统，即可观察到多视场已放大15倍清晰的上、下两个光栏91、92中不同波长的谱线，但由于凸透镜的成像原理具有实物与成像成颠倒的特性，最终观察到的上视场谱线其实对应下光栏，即对应下光栅多视场所色散的光线；而观察到的下视场对应上光栏，即对应上光栅多视场所色散的光线。
参见图4，所述的光栅调节机构还包括支撑轴64、74、调节支架65、75、光栅支架66、76；调节支架65、75通过支撑轴64、74枢接于壳体，光栅支架66、76通过活动轴69、79连接于调节支架65、75，并由调节螺丝67、77调节；光栅51、52连接于光栅支架66、76上，并由调节螺丝68、78连接、调节；；所述的传动杆61、71一端抵靠于调节支架65、75的一端651、751，通过传动杆61、71，旋钮63、73对调节支架65、75进行调整；至此，通过旋钮63、73、调节螺丝67、77以及调节螺丝68、78实现对光栅51、52的三维调节。
实施例经过试验装置的试验，观察到了两个独立色谱区。
下面选取几种常见的材质举例，以证实其应用的价值。
例1以合金钢高压锅炉管，材质为15Mo3、13CrMo44为例橙红色区域观察Mo、黄绿色区域观察Cr。
首先在第1个视场中设定橙红色区域的Mo元素谱线，在第2个视场中设定黄绿色区域的Cr元素谱线。若两个视场中同时看到Mo、Cr线，说明是13CrMo44材质，若仅在第1个视场中看到Mo线，而在第2个视场中未看到Cr线说明是15Mo3材质。
材质参数见下表
例2以合金钢油井管，材质为22CrMoTi为例。
观察区域绿色区域Cr元素，青色区域Ti元素。
用多视场看谱镜来区分以上材质时，可以同时设定两个色区第一视场设定绿色区域，以观察Cr元素特征谱线；第二视场设定青色区域，以观察Ti元素特征谱线。同时借助于半定量分析技术，可以较准确的进行鉴定。如果用单视场看谱镜，则必须来回调节波长旋钮，多视场看镜的优越性可见一斑。材质参数见下表
以上例子的钢种鉴定，若用单视场看谱镜，一是操作繁锁，必须来回调切波长旋钮；二是一不小心就存在漏检隐患。而多视场看谱镜显然操作简单，一目了然。
权利要求1.多视场看谱镜，包括，一壳体，其上有一入射窗口，棱镜，设置于壳体内入射窗口处；聚光镜、狭缝组件，接受来自棱镜反射来的光线会聚到狭缝；物镜，狭缝位于物镜的焦平面上，接受经过狭缝的光线，并平行射出；其特征是，还包括，光栅组件，其至少包括第一、二光栅以及各自相应的调节机构；接受从狭缝射出的平行光线；调节机构由旋钮、凸轮、传动杆组成，传动杆一端与光栅一端相抵靠，另一端与凸轮相接触，凸轮与旋钮相同轴连接，光栅三维可调；转向棱镜，接受来自光栅组件及物镜反射的光线，并再反射出去；成像光栏，其至少由两个光栏组成，接受来自转向棱镜的反射光线；目镜组件，对成像光栏中的图像进行放大。
2.如权利要求1所述的多视场看谱镜，其特征是，所述的两个光栅与垂直面各设定成一个仰角和一个俯角。
3.如权利要求1所述的多视场看谱镜，其特征是，所述的光栅调节机构还包括支撑轴、调节支架、光栅支架；调节支架通过支撑轴枢接于壳体，光栅支架连接于调节支架，光栅连接于光栅支架上；所述的传动杆一端抵靠于调节支架的一端，通过传动杆，旋钮对调节支架进行三维调整。
4.如权利要求1所述的多视场看谱镜，其特征是，还包括一光线激发装置，其由固定支架以及固定于其上的电极，电极与外接电弧发生器电连接。
5.如权利要求1所述的多视场看谱镜，其特征是，还设有隔热玻璃，其设置于壳体内入射窗口处。
6.如权利要求1所述的多视场看谱镜，其特征是，所述的成像光栏的两个光栏为一体结构。
专利摘要多视场看谱镜，包括壳体、棱镜、聚光镜、狭缝组件、物镜、光栅组件、转向棱镜、成像光栏、目镜组件；聚光镜、狭缝组件将棱镜反射来的光线进行聚光和初次色散，色散后光线经物镜变成平行光线，提供给光栅进行进一步色散；经光栅色散后衍射产生的相互平行、相同波长的单色光线，再逆向经过物镜后会聚成一条条光亮谱线，再经转向棱镜反射至成像光栏，通过目镜组件可以观察到被放大的光栏上成像谱线。本实用新型通过旋钮分别调节多个光栅，使光栅平面相对光线入射角变化，保证光谱7个色区分别能在上下两个观察视场中全部被观察到，从而达到选择和控制光谱波长的目的。
文档编号G01N21/29GK2745064SQ20042009097
公开日2005年12月7日 申请日期2004年10月13日 优先权日2004年10月13日
发明者张建华 申请人:宝山钢铁股份有限公司