光栅替代件、基于光栅谱仪的靶点标定装置及标定方法与流程

本发明属于光学实验技术领域，涉及一种光栅替代件、基于光栅谱仪的靶点标定装置及标定方法。

背景技术：

光学实验及工程应用中，光栅谱仪的衍射通常需要特定的角度，靶点的瞄准也需要较高的瞄准精度，靶点的瞄准定位直接影响了光栅谱仪的衍射角度。一般情况下，靶点的定位采用机械定位方式，即采用机械固定的方式将靶点放置于瞄准的理论位置，靶点距光栅的距离一般采用长度尺测量。这种定位方式定位精度差，容易导致实际光栅的衍射角度产生较大误差，影响成像及测量结果，因此亟需提出一种可精确定位靶点位置及精确确定光栅衍射角度的光路瞄准方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种光栅替代件、基于光栅谱仪的靶点标定装置及标定方法，以解决现有技术中存在的靶点瞄准定位精度不高，容易导致实际光栅的衍射角度产生较大误差，影响成像及测量结果的技术问题。

本发明采用的发明构思是：先利用一台经纬仪标出主光轴及衍射光轴，而后利用两台经纬仪的自准直及穿轴，调节模拟靶点的位置，使模拟靶点处于两台经纬仪所确定的主光轴及衍射光轴的重合点上，此时模拟靶点的位置就是光栅谱仪工作时靶点的准确位置，再通过记录瞄准节离线记录此位置，而后在线复位，即可实现光栅谱仪对靶点的精确瞄准定位。

本发明采用的技术方案是提供一种光栅替代件，其特殊之处在于：包括水平安装板和竖直基准板；

所述水平安装板垂直安装于竖直基准板的上方；

所述竖直基准板的定位基准面上沿竖直方向设有上十字丝和下十字丝。

进一步地，所述竖直基准板采用不锈钢制成；

为了经纬仪的自准直，所述竖直基准板的定位基准面为抛光镜面；

所述上十字丝和下十字丝由机械加工而成。

基于上述的一种光栅替代件，本发明还提供了一种基于光栅谱仪的靶点标定装置，包括模拟靶点，其特殊之处在于：

还包括设置于模拟靶点一侧的第一经纬仪组件、第二经纬仪组件，设置于模拟靶点另一侧的记录瞄准节和如上所述的光栅替代件，以及设置于模拟靶点和光栅替代件之间的衍射狭缝；

所述模拟靶点设置于靶点三维调节台上；

所述第一经纬仪组件包括第一三维调节台和设置于第一三维调节台上的第一经纬仪；

所述第二经纬仪组件包括第二三维调节台和设置于第二三维调节台上的第二经纬仪；

所述光栅代替件位于第一经纬仪和第二经纬仪的瞄准距离内；

所述记录瞄准节可离线精确记录模拟靶点的位置，并在线准确复位，实现工作时光栅谱仪瞄准靶点的精确瞄准。

进一步地，所述衍射狭缝为可进行二维微调的衍射狭缝。利用第一经纬仪俯仰特定角度，微调衍射狭缝，使第一经纬仪穿轴衍射狭缝及光栅替代件上十字丝和下十字丝，可准确标定光栅衍射工作角度，确定衍射光轴。

基于上述的一种基于光栅谱仪的靶点标定装置，本发明还提供了一种基于光栅谱仪的靶点标定方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

步骤1)将光栅代替件安装在指定位置；

步骤2)使第一经纬仪瞄准光栅替代件上的上十字丝，再调节第一经纬仪，使其自准直光栅替代件，由此确定了主光轴，记录第一经纬仪的读数；

步骤3)调节第一经纬仪的俯仰角度，保证俯仰角度不变，并调节第一三维调节台，使第一经纬仪瞄准光栅替代件上的下十字丝，由此确定了衍射光轴，并通过步骤2)中的读数保证第一经纬仪复位时可瞄准上十字丝且可自准直；

步骤4)调节第一经纬仪，使其瞄准光栅替代件上的下十字丝，安装并微调衍射狭缝，使第一经纬仪穿轴衍射狭缝的中心及光栅替代件上的下十字丝，此时衍射狭缝处于衍射光轴上；

步骤5)将第一经纬仪组件水平后移，保证第一经纬仪读数不变，在衍射光轴上放置第二经纬仪组件，保证第二经纬仪的瞄准光路无障碍，再次调节第一三维调节台，使得第一经纬仪自准直光栅替代件，同时瞄准上十字丝；调节第二经纬仪组件，使得第二经纬仪穿轴衍射狭缝的中心及光栅替代件上的下十字丝；

步骤6)保持第一经纬仪组件和第二经纬仪组件位置不动，将模拟靶点以及靶点三维调节台放置于第一经纬仪组件和第二经纬仪组件的视场内，调节靶点三维调节台，使第一经纬仪和第二经纬仪同时瞄准模拟靶点；使用记录瞄准节记录此时模拟靶点的位置；

步骤7)在线使用时，将光栅替代件换成光栅，利用记录瞄准节记录的靶点位置在线复位，实现光栅谱仪对靶点的精确瞄准。

本发明的有益效果是：

1.本发明利用第一经纬仪的俯仰角度调节，微调衍射狭缝，使第一经纬仪穿轴衍射狭缝及光栅替代件上的十字丝，可精确确定光栅的衍射角度，提高了衍射成像的质量和精确度。

2.本发明提供的靶点标定方法，能在离线状态下准确标定靶点的理论位置，实现在线工作时的高精度复位，提高了靶点定位瞄准的精度，从而获得质量更高、更准确的成像效果。

3.本发明的调试方法能准确确定光栅的工作角度，并且可实现靶点的可视化，大大提高了光学成像的精确度。

附图说明

图1为本发明光栅替代件的结构示意图；

图2为本发明基于光栅谱仪的靶点标定装置结构原理图；

图3为本发明确定光栅衍射角度及衍射光轴的原理示意图；

图4为本发明确定模拟靶点位置处于主光轴及衍射光轴交点的原理示意图。

附图标记：

1-光栅替代件，11-水平安装板，12-竖直基准板，121-定位基准面，122-上十字丝，123-下十字丝，2-模拟靶点，21-靶点三维调节台，3-第一经纬仪组件，31-第一三维调节台，32-第一经纬仪，4-第二经纬仪组件，41-第二三维调节台，42-第二经纬仪，5-记录瞄准节，6-衍射狭缝，7-衍射光轴，8-主光轴。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明提供了一种光栅替代件，如图1所示，光栅替代件1包括水平安装板11和竖直基准板12；水平安装板11垂直安装于竖直基准板12的上方；竖直基准板12的定位基准面121上沿竖直方向上设有上十字丝122和下十字丝123；竖直基准板12采用不锈钢制成；定位基准面121为抛光镜面，便于第一经纬仪32准直；上十字丝122和下十字丝123的中心距离根据光栅衍射角度计算，上十字丝122和下十字丝123间的中心距精度由机械加工保证。

本发明提供了一种基于光栅谱仪的靶点标定装置，结合图1、图2所示，其具体可用来精确标定一种光栅谱仪的瞄准靶点；主要包括光栅替代件1、衍射狭缝6、第一经纬仪32、第二经纬仪42、第一三维调节台31、第二三维调节台41、模拟靶点2以及记录瞄准节5。

第一经纬仪32设置于第一三维调节台31上，第二经纬仪42设置于第二三维调节台41上；模拟靶点2安装在靶点三维调节台21上，光栅替代件1设置于第一经纬仪32和第二经纬仪42瞄准距离内。第一三维调节台31、第二三维调节台41和靶点三维调节台21均可实现x、y和z方向的调节。

先利用第一经纬仪32标出主光轴8及衍射光轴7，而后利用第一经纬仪32瞄准上十字丝122且自准直光栅替代件1，第二经纬仪42穿轴衍射狭缝6和下十字丝123，调节模拟靶点2的位置，经过反复迭代最终使模拟靶点2处于第一经纬仪32的自准直的主光轴8与第二经纬仪42的衍射光轴7的重合点上，此时模拟靶点2的位置就是光栅衍射工作时靶点的准确位置，再通过记录瞄准节5离线记录该位置，然后在线复位，即可实现光栅谱仪靶点的精确瞄准定位。

采用本发明提供的一种基于光栅谱仪的靶点标定装置进行光栅谱仪的靶点标定过程如下：

步骤1)将光栅代替件1安装在指定位置；

步骤2)使第一经纬仪32瞄准光栅替代件1上的上十字丝122，再调节第一经纬仪32，使其自准直光栅替代件1，即第一经纬仪32瞄准上十字丝122且自准直光栅替代件1的定位基准面121，由此确定了主光轴8，记录第一经纬仪32的读数；

步骤3)调节第一经纬仪32俯仰角度，使第一经纬仪32俯仰光栅的衍射角度，保证俯仰角度不变，并通过反复调节第一三维调节台31，使第一经纬仪32瞄准光栅替代件1上的下十字丝123，由此确定了衍射光轴7，并通过步骤2)中的读数保证第一经纬仪32复位时可瞄准上十字丝122且可自准直；

步骤4)调节第一经纬仪32，使其瞄准光栅替代件1上的下十字丝123，安装并微调衍射狭缝6，使第一经纬仪32穿轴衍射狭缝6的中心及光栅替代件1上的下十字丝123，此时衍射狭缝6处于衍射光轴7上；

步骤5)将第一经纬仪组件3水平后移至合适位置，保证第一经纬仪32读数不变，在衍射光轴7上放置第二经纬仪组件4，保证第二经纬仪42的瞄准光路无障碍，再次调节第一三维调节台31，使得第一经纬仪32自准直光栅替代件1，同时瞄准上十字丝122；调节第二经纬仪组件4，使得第二经纬仪42穿轴衍射狭缝6的中心及光栅替代件1上的下十字丝123；

步骤6)保持第一经纬仪组件3和第二经纬仪组件4位置不动，将模拟靶点2以及靶点三维调节台21放置于第一经纬仪组件3和第二经纬仪组件4的视场内，调节靶点三维调节台21，使第一经纬仪32和第二经纬仪42同时瞄准模拟靶点2；使用记录瞄准节5记录此时模拟靶点2的位置；

步骤7)在线使用时，将光栅替代件1换成光栅，利用记录瞄准节5记录的靶点位置在线复位，实现光栅谱仪对靶点的精确瞄准。

该方法也适用于晶体谱仪靶点的标定及瞄准。