專利名稱：旋轉式倍光程干涉儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種干涉儀，一種應用于傅立葉變換紅外光譜儀(FTIR)的旋轉式倍光程干涉儀，也可用于傅立葉變換光譜儀。
背景技術：
干涉儀是傅立葉變換紅外光譜儀的核心部件，它相當于傳統光譜儀的掃描機構， 它通過控制動鏡掃描，得到全波段光譜干涉圖，對干涉圖進行傅立葉變換就可得到樣品的紅外光譜。為了獲得理想的光譜圖，必須要求干涉圖有較高的分辨率，這就需要對動鏡在行走過程中的橫向位移和角度偏移都有嚴格的要求。傅立葉變換紅外光譜儀的分辨率與干涉儀的動鏡運動精度密切相關，對高分辨率的FIlR而言，由于需要長光程掃描，故對導軌的要求更高。早期干涉儀一般采取氣墊導軌結構，音圈電機驅動。但是這種儀器結構復雜、笨重且體積大，使用和維護都不方便，已經逐漸被淘汰。目前市場主流干涉儀如圖1所示，入射光經過分束器1分成兩束光，各自經過定鏡 2和立體角反射鏡3反射，然后疊加形成的干涉光。它一般采用精密機械導軌、角鏡或貓眼鏡作反射鏡(動鏡和定鏡)的結構，這種方式可以有效克服動鏡傾斜帶來影響，可以稍微放寬對導軌橫向精度的要求，但是對垂軸方向的橫移偏差要求更加苛刻，且采用這機械導軌一般都需要使用潤滑油，給光學系統的清潔環境帶來一定的麻煩，采用該結構的FIlR分辨率不易做到很高。
發明內容
針對現有干涉儀結構的不足，本發明的目的是提供一種旋轉式倍光程干涉儀，可以在旋轉體的帶動下形成倍光程的效果，同時由于采用了立體角鏡作為反射鏡，也提高了反射光路的精確度，起到了準直光路的作用。為實現上述目的，本發明采用的技術方案是提供一種旋轉式倍光程干涉儀，該干涉儀包括有位于整個光路下方一側的分束器和補償板的復合結構，還包括有位于整個光路上方一側的通管，其中在所述分束器和補償板復合結構的兩側呈45度角的水平和豎直兩個方向上分別設有平面反射鏡，與所述平面反射鏡相對應的方向上分別設有立體角反射鏡，二立體角反射鏡分別通過第一旋轉軸承連接連桿，兩連桿之交點通過第二旋轉軸承連接有旋轉羅盤，轉動旋轉羅盤通過連桿帶動水平方向上的一立體角反射鏡在所述通管內進行水平直線的運動，轉動旋轉羅盤通過連桿帶動豎直方向上的另一立體角反射鏡在通管內進行豎直方向的運動。本發明的效果是該干涉儀借助與旋轉羅盤360度轉動的運動方式及立體角鏡本身固有的光路準直效果，起到了倍增有效光程且達到自準直效果的雙重功效，該結構所產生的光程差為傳統邁克爾遜干涉光程差的兩倍，相應FIlR的分辨率可由原來的1. 5cm-1精確到0. ScnT1-O. 6cm-1左右，同時由于使用了立體角鏡，利于其固有的自準直光路作用，即便連桿在運動過程中產生了偏移，也不影響光路的準直效果，目前普遍使用的導軌在0-18毫米范圍內需要精度誤差為3-6微米，使用本干涉儀結構后允許的誤差范圍可擴大15-20微米，從而降低了對導軌的精度要求。實現了成本與效益的雙贏結合。
圖1為傳統干涉儀原理圖；圖2為本發明的旋轉式倍光程干涉儀原理圖；圖3為本發明的干涉儀在零度轉角時的結構；圖4為本發明的干涉儀在90度轉角時的結構；圖5為本發明的干涉儀在180度轉角時的結構；圖6為本發明的干涉儀在270度轉角時的結構。圖中1、分束器和補償板的復合結構 2、平面反射鏡 3、立體角反射鏡4、第一旋轉軸承 5、連桿 6、第二旋轉軸承7、旋轉羅盤8、通管
具體實施例方式結合附圖對本發明的旋轉式倍光程干涉儀的結構加以說明。本發明的旋轉式倍光程干涉儀包括有位于整個光路下方一側的分束器和補償板的復合結構1，還包括有位于整個光路上方一側的通管8，在所述分束器和補償板復合結構 1的兩側呈45度角的水平和豎直兩個方向上分別設有平面反射鏡2，與所述平面反射鏡2 相對應的方向上分別設有立體角反射鏡3，二立體角反射鏡3分別通過第一旋轉軸承4連接連桿5，兩連桿5之交點通過第二旋轉軸承6連接有旋轉羅盤7，轉動旋轉羅盤7通過連桿5 帶動水平方向上的一立體角反射鏡3在所述通管8內進行水平直線的運動，轉動旋轉羅盤7 通過連桿5帶動豎直方向上的另一立體角反射鏡3在通管8內進行豎直方向的運動。立體角反射鏡3與連桿5之間使用第一旋轉軸承4連接，確保連桿5在前進和后退過程中，立體角鏡3在通管8的內壁的共同作用下近似的進行平行直線運動。旋轉羅盤7與連桿5之間使用第二旋轉軸承6連接，作用為將角平面內的轉動轉化為水平或豎直方向上的運動。所述的平面反射鏡2和分束器1均呈45度擺放。立體角反射鏡3分別通過第一旋轉軸承4 和連桿5呈水平和豎直兩個方向放置。本發明的旋轉式倍光程干涉儀功能是這樣實現的如圖2所示，當光線通過分束器和補償板的復合結構1時，受到50%透過，50%反射膜的作用，光線分裂成不同方向的兩束子光線，進行水平方向和豎直方向傳播。當光線做轉動時，帶動兩個方向的連桿5在水平和豎直方向上做直線運動，接觸到一平面反射鏡2 后，反射到相應的立體角反射鏡3，此時兩束光線的光程差相等，當旋轉羅盤7開始在此第二旋轉軸承6起到承接作用，在同一時間，不同的方向便產生了正負方向的光程，于是便得到了倍光程差。圖3-圖6描述了轉動倍光程干涉儀不同旋轉角度下產生倍光程的原理。此結構可以在導軌減少了一半行程情況下使FIlR保持同樣分辨率，這樣可以大大降低干涉儀的體積，易于實現儀器小型化。
總之，本發明的旋轉倍光程干涉儀結構，由于引入旋轉羅盤產生光程差，及使用立體角鏡的自準直提點，可以大大減少傳統干涉儀的體積而不影響FIlR的分辨率，同甚至還能提高分辨率，這對高端FIlR的小型化和智能化有重要意義。
權利要求
1. 一種旋轉式倍光程干涉儀，該干涉儀包括有位于整個光路下方一側的分束器和補償板的復合結構(1)，還包括有位于整個光路上方一側的通管(8)，其特征是在所述分束器和補償板復合結構(1)的兩側呈45度角的水平和豎直兩個方向上分別設有平面反射鏡 O)，與所述平面反射鏡(2)相對應的方向上分別設有立體角反射鏡(3)，二立體角反射鏡 (3)分別通過第一旋轉軸承(4)連接連桿(5)，兩連桿( 之交點通過第二旋轉軸承(6)連接有旋轉羅盤(7)，轉動旋轉羅盤(7)通過連桿( 帶動水平方向上的一立體角反射鏡(3) 在所述通管(8)內進行水平直線的運動，轉動旋轉羅盤(7)通過連桿( 帶動豎直方向上的另一立體角反射鏡C3)在通管(8)內進行豎直方向的運動。
全文摘要
本發明提供一種旋轉式倍光程干涉儀，該干涉儀在分束器和補償板復合結構的兩側呈45度角的水平和豎直兩個方向上分別設有平面反射鏡，與所述平面反射鏡相對應的方向上分別設有立體角反射鏡，二立體角反射鏡分別通過第一旋轉軸承連接連桿，兩連桿之交點通過第二旋轉軸承連接有旋轉羅盤，轉動旋轉羅盤通過連桿帶動水平方向上的一立體角反射鏡在所述通管內進行水平直線的運動，轉動旋轉羅盤通過連桿帶動豎直方向上的另一立體角反射鏡在通管內進行豎直方向的運動。有益效果是該干涉儀借助與旋轉羅盤360度轉動的運動方式及立體角鏡本身固有的光路準直效果，起到了倍增有效光程且達到自準直效果的雙重功效，提高FTIR的分辨率，降低了對導軌的精度要求。實現成本與效益的雙贏結合。
文檔編號G01J3/06GK102564587SQ20121000737
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月11日 優先權日2012年1月11日
發明者李奇, 王波 申請人:天津港東科技發展股份有限公司