专利名称：倍光程动态准直干涉仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种干涉仪，一种应用于傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)的倍光程动态准直干涉仪，也可用于傅立叶变换光谱仪。
背景技术：
干涉仪是傅立叶变换红外光谱仪的核心部件，它相当于传统光谱仪的扫描机构， 它通过控制动镜扫描，得到全波段光谱干涉图，对干涉图进行傅立叶变换就可得到样品的红外光谱。为了获得理想的光谱图，必须要求干涉图有较高的调制度。这就对动镜在行走过程中的横向位移和角度偏移都有严格的要求。傅立叶变换红外光谱仪的分辨率和干涉仪的动镜行程密切相关，这对高分辨率的FIlR而言，由于需要长光程扫描，故对导轨的要求更高。传统干涉仪早期一般采取气垫导轨结构，音圈电机驱动。这种方式可以把仪器分辨率提到很高，但是这种仪器结构复杂、笨重且体积大，使用和维护都不方便，已经逐渐淘汰。目前市场主流干涉仪如图1所示，入射光经过分束器1分成两束光，各自经过定镜 2和动镜3反射，然后叠加形成的干涉光。它一般采用精密机械导轨、角镜或猫眼镜作反射镜(动镜和定镜)的结构，这种方式可以有效克服动镜倾斜带来影响，可以稍微放宽对导轨横向精度的要求，但是对垂轴方向的横移偏差要求更苛刻，且采用这机械导轨一般都需要使用润滑油，给光学系统的清洁环境带来一定的麻烦。一般采用该结构的FIlR分辨率不易做到很高。
发明内容
针对现有干涉仪的不足，本发明的目的是提供一种倍光程动态准直干涉仪可以在同样导轨行程下达到传统干涉仪双倍光程效果，理论上可提高一倍分辨率，且采用动态准直反射镜能显著降低对导轨精度的要求，有效降低成本。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种倍光程动态准直干涉仪，该干涉仪包括有分束器，其中该干涉仪还包括有上下方的两个角反射镜、连杆、运动轴承、动态准直反射镜，在所述分束器的一侧设置有运动轴承，所述分束器与运动轴承的呈45度夹角摆放，运动轴承的两端分别连接有连杆，所述两个角反射镜分别安装在连杆上；所述动态准直反射镜与分束器呈45度夹角摆放，动态准直反射镜的透射光反射到下方的角反射镜上，而组合相当动镜，所述上方的角反射镜作为定镜。本发明的效果是该倍光程动态准直干涉仪可以在不增加动镜扫描行程的前提下， 倍增有效光程，从而提高FIlR的分辨率；而且干涉仪的结构大大简化、更紧凑，可以明显降低干涉仪体积和重量，有利于实现仪器的小型化；采用动态准直控制系统，动态准直反射镜根据返回信息不断调整姿态，使得干涉一直处于最佳状态，从而降低对导轨的精度要求。实现了成本与效益的完美结合。
图1传统干涉仪原理图；图2本发明的倍光程动态准直干涉仪原理图；图3本发明的运动轴承的核心结构图；图4本发明的动态准直反射镜的结构原理图；图5本发明的动态准直反射镜线圈组的俯视图。图中1、分束器2、定镜3、动镜4、角反射镜5、连杆7、动态准直反射镜 8、连杆套 9、石英管11、支撑环12、橡胶弹簧13、导向磁铁15、平面反射镜16、线圈组17、磁性座
6、运动轴承 10、石墨轴套 14、导向铁棒
具体实施例方式结合附图对本发明的倍光程动态准直干涉仪结构加以说明。本发明的倍光程动态准直干涉仪是在传统经典迈克尔逊干涉光路结构基础上的改进，这种干涉仪的光程差是动镜导轨扫描距离的两倍。本发明的倍光程动态准直干涉仪，该干涉仪包括有分束器，该干涉仪还包括有上下方的两个角反射镜4、连杆5、运动轴承6、动态准直反射镜7，在所述分束器1的一侧设置有运动轴承6，所述分束器1与运动轴承6的呈45度夹角摆放，运动轴承6的两端分别连接有连杆5，所述两个角反射镜4分别安装在连杆5上；所述动态准直反射镜7与分束器1呈 45度夹角摆放，动态准直反射镜7的透射光反射到下方的角反射镜4上，而组合相当动镜， 所述上方的角反射镜4作为定镜。所述分束器1中心到上方的角反射镜4中心的距离等于分束器1中心到动态准直镜7中心再到下方的角反射镜4中心的距离之和。所述运动轴承6包括有石墨轴套10、石英管9和导向磁铁13，石墨轴套10安装到石英管9内，导向磁铁13嵌入到石墨轴套10外壁上，紧贴石英管9的外壁上设有导向铁棒 14，石墨轴套10内的中部设有连杆套8，在石墨轴套10的中间部位嵌入橡胶弹簧12，与连杆套8形成紧配合，在连杆套8的两侧分别设有支撑环11。本发明的倍光程动态准直干涉仪是这样实现的如图2所示，两个角反射镜4装到连杆5上，其中一个相当于定镜，另一个和具有动态准直反射镜7的组合效果相当于动镜。连杆5安装到运动轴承6上。光经过分束器1 分解成两束光分别抵达两个角反射镜4，若运动轴承6的移动距离不变，光程差与传统干涉仪相比则增加一倍，这就是倍光程的由来。或者可以在导轨减少了一半行程情况下使FIlR 保持同样分辨率，这样可以大大降低干涉仪的体积，易于实现仪器小型化。本发明的倍光程动态准直干涉仪采用新型的运动轴承6，其中央核心结构如图3 所示。用特种石墨加工的石墨轴套10在抛光的石英管9内运动替代目前广泛使用的精密机械导轨，由于石墨和石英的低摩擦和低膨胀系数的特性，这种导轨具有质量轻、低摩擦、 低损耗、温度特性好等优点。由于采用这种结构，导轨的误差会放大一倍，故反射镜4没有选用平面镜，采用了角反射镜。两个角反射镜分别安装到两个连杆5上，连杆5安装到石墨轴套10，它是运动轴承6的关键组成部分内，为保持平衡，两者左右分布。此外在石墨壁上安装有导向磁铁13， 和石英管9外壁的导向铁柱14配合，可以使运动轴承6处于一定的悬浮状态，进一步减少了摩擦，提高扫描速度。连杆5安装到连杆套8的两端，连杆套8的中间凹槽内嵌入一个橡胶弹簧12，橡胶弹簧12再咬住石墨轴套10中间的凸起小台，起到一定阻尼和隔绝高频振动的作用，在连杆套8的两侧分别设有支撑环11，支撑环11用强力胶粘到管状的石墨轴套10的内壁，起到稳固连杆5的作用。石墨轴套10的中央朝上的位置有一长槽，内有一导向磁铁13，与石英管 9外壁的导向铁棒14配合作用，起导向和悬浮作用，并防止石墨轴套10旋转。动态准直反射镜7的实现原理如图4所示反射镜15安装到磁性座17上，磁性座 17的周围有一线圈组16，该线圈组两两成对，如图5的线圈组俯视图。控制系统根据四象限探测器探测(图未示)到激光的干涉信号，通过调整线圈组16中两对线圈的电流来同步微调平面反射镜15上下左右的倾斜角度，以确保干涉信号最大，达到动态调整反射镜之目的。总之，本发明的倍光程动态准直干涉仪结构，可以大大减少传统干涉仪的体积而不影响FIlR的分辨率，甚至还能提高分辨率，这对高端FIlR的小型化和智能化有重要意义。
权利要求
1.一种倍光程动态准直干涉仪，该干涉仪包括有分束器，其特征是该干涉仪还包括有上下方的两个角反射镜(4)、连杆( 、运动轴承(6)、动态准直反射镜(7)，在所述分束器 (1)的一侧设置有运动轴承(6)，所述分束器(1)与运动轴承(6)的呈45度夹角摆放，运动轴承(6)的两端分别连接有连杆(5)，所述两个角反射镜(4)分别安装在连杆( 上；所述动态准直反射镜(7)与分束器(1)呈45度夹角摆放，动态准直反射镜(7)的透射光反射到下方的角反射镜(4)上，而组合相当动镜，所述上方的角反射镜(4)作为定镜。
2.根据权利要求1所述的倍光程动态准直干涉仪，其特征是所述运动轴承(6)包括有石墨轴套(10)、石英管(9)和导向磁铁(13)，石墨轴套(10)安装到石英管(9)内，导向磁铁(1 嵌入到石墨轴套(10)外壁上，紧贴石英管(9)的外壁上设有导向铁棒(14)，石墨轴套(10)内的中部设有连杆套(8)，在石墨轴套(10)的中间部位嵌入橡胶弹簧(12)，与连杆套(8)形成紧配合，在连杆套(8)的两侧分别设有支撑环(11)。
3.根据权利要求1所述的倍光程动态准直干涉仪，其特征是所述分束器(1)中心到上方的角反射镜(4)中心的距离等于分束器(1)中心到动态准直镜(7)中心再到下方的角反射镜中心的距离之和。
全文摘要
本发明提供一种倍光程动态准直干涉仪，该干涉仪包括有分束器，在分束器的一侧设置有运动轴承，分束器与运动轴承的呈45度夹角摆放，运动轴承的两端分别连接有连杆，两个角反射镜分别安装在连杆上；动态准直反射镜与分束器呈45度夹角摆放，动态准直反射镜的透射光反射到下方的角反射镜上，而组合相当动镜，上方的角反射镜作为定镜。本发明的效果是该倍光程动态准直干涉仪在不增加动镜扫描行程的前提下，倍增有效光程，提高FTIR的分辨率；使干涉仪的结构大大简化、更紧凑，可以明显降低干涉仪体积和重量，有利于实现仪器的小型化；采用动态准直控制系统，动态准直反射镜根据返回信息不断调整姿态，使得干涉一直处于最佳状态，从而降低对导轨的精度要求。实现了成本与效益的完美结合。
文档编号G01J3/45GK102175326SQ20111002398
公开日2011年9月7日 申请日期2011年1月21日 优先权日2011年1月21日
发明者杜振贡, 王波 申请人:天津港东科技发展股份有限公司