一種具有三維姿態(tài)可調(diào)功能的光柵固定結(jié)構(gòu)制造技術(shù)

一種具有三維姿態(tài)可調(diào)功能的光柵固定結(jié)構(gòu)，屬于光譜儀分光系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，包括：固定架、擋片、壓圈、螺栓、轉(zhuǎn)接板、底座、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；轉(zhuǎn)接板將底座和調(diào)整機(jī)構(gòu)連接在一起，固定架用于放置光柵；壓片和壓圈用于固定光柵和遮擋邊緣，底座固定在光路系統(tǒng)中。通過調(diào)節(jié)螺紋副和彈簧能夠?qū)崿F(xiàn)光柵俯仰、傾斜及相對(duì)系統(tǒng)滾轉(zhuǎn)等方位±3°范圍內(nèi)的連續(xù)微動(dòng)調(diào)節(jié)，消除加工、組裝等工序可能引入的誤差，使光路達(dá)到設(shè)計(jì)要求；同時(shí)，光柵固定架的擋片和壓圈能夠保證光柵相對(duì)位置穩(wěn)定，避免單點(diǎn)受力帶來光柵形變，同時(shí)遮擋光柵邊緣，減少雜光的引入。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種具有三維姿態(tài)可調(diào)功能的光柵固定結(jié)構(gòu)
本專利技術(shù)屬于光譜儀分光系統(tǒng)
，特別是涉及一種具有三維姿態(tài)可調(diào)功能的光柵固定結(jié)構(gòu)。
技術(shù)介紹
原子發(fā)射光譜儀利用原子發(fā)射特征譜線所提供的信息進(jìn)行元素分析，具有多元素同時(shí)、快速、直接測(cè)定的優(yōu)點(diǎn)，在冶金、石油化工、機(jī)械制造、地質(zhì)礦冶等工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著巨大作用，是材料領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛的元素分析方法之一。在冶金分析領(lǐng)域，測(cè)樣量需求巨大、被測(cè)元素種類多樣、成份含量各有差異，要求測(cè)試儀器的研發(fā)不斷追求更寬的光譜范圍、更高的光譜分辨率、更優(yōu)的靈敏度及檢出限。以中階梯光柵為核心分光器件的光譜儀分光系統(tǒng)，具有波段范圍寬、分辨率高、靈敏度高、全譜瞬態(tài)測(cè)量、檢出限低等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)多元素快速同時(shí)測(cè)量，已成為原子發(fā)射光譜儀的主流發(fā)展趨勢(shì)，ICP光譜儀、火花光譜儀、激光光譜儀、原子吸收光譜儀均可采用中階梯光柵系統(tǒng)作為分光單元。作為光譜儀器的核心器件，光柵的姿態(tài)設(shè)置決定了光線入射角度，直接影響系統(tǒng)的分光性能。而對(duì)于中階梯光柵，姿態(tài)的保證尤為重要。中階梯光柵通常工作在Littrow結(jié)構(gòu)中，與棱鏡或平面光柵組成交叉色散分光光路，結(jié)合面陣探測(cè)器得到高色散、寬譜段、全波閃耀的完整光譜。這種分光結(jié)構(gòu)要求光柵的衍射角與入射角相等，且接近光柵的閃耀角，同時(shí)，考慮實(shí)際光路放置的空間，入射光線和出射光線在垂直法線面方向上需要設(shè)置適當(dāng)?shù)钠x角度。因此，中階梯光柵的三維姿態(tài)均需要嚴(yán)格保證，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)分光性能。圖1是中階梯光柵光譜儀的分光系統(tǒng)，其核心分光器件中階梯光柵在俯仰、傾斜、水平(相對(duì)于系統(tǒng)的滾轉(zhuǎn))維度上都有嚴(yán)格的要求。為了使中階梯光柵光譜儀達(dá)到設(shè)計(jì)的分光性能，需要光柵的三維姿態(tài)與設(shè)計(jì)要求精確吻合。現(xiàn)有的光柵固定方式多為點(diǎn)膠或壓片固定在特定的光柵架上，通常會(huì)在法線面維度上保留一定的調(diào)整量，以實(shí)現(xiàn)光柵定位。但是，在光柵架加工、固定以及光柵裝配、點(diǎn)膠等過程中，無法避免機(jī)械件加工和裝配的偏差，難以保證光柵的三維姿態(tài)準(zhǔn)確，這將對(duì)光譜儀、特別是中階梯光柵光譜儀的性能產(chǎn)生直接影響。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種具有三維姿態(tài)可調(diào)功能的光柵固定結(jié)構(gòu)，克服上述已有技術(shù)存在的在光柵架加工、固定以及光柵裝配、點(diǎn)膠等過程中，無法避免機(jī)械件加工和裝配的偏差，難以保證光柵的三維姿態(tài)準(zhǔn)確的缺陷。本專利技術(shù)包括：固定架1、擋片2、壓圈3、螺栓4、轉(zhuǎn)接板5、底座6、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；轉(zhuǎn)接板5將底座6和調(diào)整機(jī)構(gòu)連接在一起，固定架1用于放置光柵；壓片2和壓圈3用于固定光柵和遮擋邊緣，底座6固定在光路系統(tǒng)中；調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)殼體7、頂板8、螺栓4、水平維調(diào)節(jié)橫柱12、水平維調(diào)節(jié)縱柱13、水平維調(diào)節(jié)螺紋副17、傾斜維調(diào)節(jié)螺紋副18、俯仰維調(diào)節(jié)螺紋副19、傾斜維定位柱14、俯仰維定位柱15、彈簧16；調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)殼體7與頂板8通過螺栓4連接在一起，俯仰維調(diào)節(jié)柱9、傾斜維調(diào)節(jié)柱10、水平維調(diào)節(jié)橫柱12、水平維調(diào)節(jié)縱柱13及水平維調(diào)節(jié)螺紋副17、傾斜維調(diào)節(jié)螺紋副18、俯仰維調(diào)節(jié)螺紋副19和傾斜維定位柱14、俯仰維定位柱15分別安裝到殼體7上相應(yīng)位置，俯仰維調(diào)節(jié)柱9、傾斜維調(diào)節(jié)柱10、傾斜維定位柱14、俯仰維定位柱15與頂板底面緊密接觸，彈簧以水平方向安裝在殼體7與頂板8之間。通過水平維調(diào)節(jié)螺紋副17、傾斜維調(diào)節(jié)螺紋副18、俯仰維調(diào)節(jié)螺紋副19和彈簧能夠?qū)崿F(xiàn)光柵俯仰、傾斜及相對(duì)系統(tǒng)滾轉(zhuǎn)方位的微動(dòng)調(diào)節(jié)，各維度調(diào)節(jié)范圍可達(dá)±3°，其中，傾斜維和水平維調(diào)節(jié)范圍可達(dá)±3.5°，消除加工、組裝等工序可能引入的誤差，使光路達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在實(shí)現(xiàn)三維微動(dòng)調(diào)節(jié)的情況下，光柵固定架的擋片和壓圈能夠保證光柵相對(duì)位置穩(wěn)定，避免單點(diǎn)受力帶來光柵形變，同時(shí)遮擋光柵邊緣，減少雜光的引入。附圖說明圖1以中階梯光柵為分光元件的光譜儀分光系統(tǒng)示意圖。圖2為具有三維姿態(tài)可調(diào)功能的光柵固定機(jī)構(gòu)外觀示意圖。圖3為三維姿態(tài)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)(不包括殼體)示意圖。圖中的標(biāo)號(hào)：固定架1、擋片2、壓圈3、螺栓4、轉(zhuǎn)接板5、底座6、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)殼體7、頂板8、俯仰維調(diào)節(jié)柱9、傾斜維調(diào)節(jié)柱10、水平維調(diào)節(jié)擋片11、水平維調(diào)節(jié)橫柱12、水平維調(diào)節(jié)縱柱13、傾斜維定位柱14、俯仰維定位柱15、彈簧16、水平維調(diào)節(jié)螺紋副17、傾斜維調(diào)節(jié)螺紋副18、俯仰維調(diào)節(jié)螺紋副19。具體實(shí)施方式如圖2光柵固定機(jī)構(gòu)示意圖所示，安裝時(shí)：第一步：在頂板8上安裝水平維調(diào)節(jié)擋片11，將頂板8與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)殼體7通過螺栓4固定在一起；將三個(gè)維度調(diào)節(jié)柱(即俯仰維調(diào)節(jié)柱9、傾斜維調(diào)節(jié)柱10、水平維調(diào)節(jié)橫柱12、水平維調(diào)節(jié)縱柱13)安裝到調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)殼體1中，用螺釘固定；使俯仰維調(diào)節(jié)柱9和傾斜維調(diào)節(jié)柱10的頂端與頂板8接觸，同時(shí)水平維調(diào)節(jié)橫柱12與水平維調(diào)節(jié)擋片11接觸。光柵固定架1、擋片2、壓圈3、螺栓4、轉(zhuǎn)接板5、底座6、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)殼體7、頂板8、俯仰維調(diào)節(jié)柱9、傾斜維調(diào)節(jié)柱10、水平維調(diào)節(jié)擋片11、水平維調(diào)節(jié)橫柱12、水平維調(diào)節(jié)縱柱13、傾斜維定位柱14、俯仰維定位柱15、彈簧16、水平維調(diào)節(jié)螺紋副17、傾斜維調(diào)節(jié)螺紋副18、俯仰維調(diào)節(jié)螺紋副19。第二步：調(diào)節(jié)螺栓螺母，使頂板8與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)殼體7間距約為2.96mm。在調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)殼體7中安裝傾斜維定位柱14、俯仰維定位柱15，傾斜維定位柱14和俯仰維定位柱15的頂端與頂板8接觸。安裝水平維調(diào)節(jié)螺紋副17、傾斜維調(diào)節(jié)螺紋副18、俯仰維調(diào)節(jié)螺紋副19用六角扳手反復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，直至三個(gè)維度能夠?qū)崿F(xiàn)流暢無間隙的調(diào)節(jié)。安裝彈簧16。調(diào)節(jié)水平維調(diào)節(jié)螺紋副17、傾斜維調(diào)節(jié)螺紋副18、俯仰維調(diào)節(jié)螺紋副19，使頂板8底面、側(cè)面分別與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)殼體7平行。第三步：用螺釘將光柵固定架1、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)殼體7、轉(zhuǎn)接板5、底座6連接固定。光柵調(diào)整固定架組裝完畢之后，將中階梯光柵放置在光柵固定架1中，在靠近螺紋副的內(nèi)壁側(cè)放置擋片2，并用頂絲固定。最后，用螺釘將壓圈3安裝在固定架1頂部，即完成了光柵的安裝固定。當(dāng)忽略加工、組裝、光柵固定等過程中引入的誤差時(shí)，光柵的主平面垂直于底座、法線方向與調(diào)整機(jī)構(gòu)頂板垂直。通過調(diào)節(jié)螺紋副和彈簧能夠?qū)崿F(xiàn)光柵俯仰、傾斜及相對(duì)系統(tǒng)滾轉(zhuǎn)方位的微動(dòng)調(diào)節(jié)，三個(gè)維度螺紋副均可以實(shí)現(xiàn)±3°范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，其中傾斜維和水平維調(diào)節(jié)范圍可達(dá)±3.5°，有利于修正加工與裝配誤差。在實(shí)現(xiàn)三維微動(dòng)調(diào)節(jié)的情況下，光柵固定架的擋片和壓圈能夠保證光柵相對(duì)位置穩(wěn)定，避免單點(diǎn)受力帶來光柵形變，同時(shí)遮擋光柵邊緣，減少雜光的引入。將安裝好光柵的調(diào)整架固定在光路系統(tǒng)中，已知波長(zhǎng)的細(xì)激光束以平行于底座的方向入射到中階梯光柵表面，接收工裝固定放置在相對(duì)主平面對(duì)稱于入射光束的方向上一定距離處，此時(shí)，接收工裝的表面會(huì)呈現(xiàn)該波長(zhǎng)的多個(gè)級(jí)次衍射光斑，根據(jù)實(shí)際光斑與工裝上標(biāo)記的各級(jí)次光斑理論位置之間的差異，可以判斷光柵的姿態(tài)變化。通過微調(diào)傾斜維和水平維螺紋副，可以修正光柵主平面角度誤差，實(shí)現(xiàn)主平面與系統(tǒng)底面垂直；微調(diào)俯仰維螺紋副可以實(shí)現(xiàn)光柵法線在主平面內(nèi)的連續(xù)變化，直至衍射光斑位置與工裝上的標(biāo)記點(diǎn)重合，此時(shí)，入射角達(dá)到理論設(shè)計(jì)值，可以實(shí)現(xiàn)光柵的色散指標(biāo)。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種具有三維姿態(tài)可調(diào)功能的光柵固定結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：固定架(1)、擋片(2)、壓圈(3)、螺栓(4)、轉(zhuǎn)接板(5)、底座(6)、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；轉(zhuǎn)接板(5)將底座(6)和調(diào)整機(jī)構(gòu)連接在一起，固定架(1)用于放置光柵；壓片(2)和壓圈(3)用于固定光柵和遮擋邊緣，底座(6)固定在光路系統(tǒng)中；調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)殼體(7)、頂板(8)、螺栓(4)、水平維調(diào)節(jié)橫柱(12)、水平維調(diào)節(jié)縱柱(13)、水平維調(diào)節(jié)螺紋副(17)、傾斜維調(diào)節(jié)螺紋副(18)、俯仰維調(diào)節(jié)螺紋副(19)、傾斜維定位柱(14)、俯仰維定位柱(15)、彈簧(16)；調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)殼體(7)與頂板(8)通過螺栓(4)連接在一起，俯仰維調(diào)節(jié)柱(9)、傾斜維調(diào)節(jié)柱(10)、水平維調(diào)節(jié)橫柱(12)、水平維調(diào)節(jié)縱柱(13)及水平維調(diào)節(jié)螺紋副(17)、傾斜維調(diào)節(jié)螺紋副(18)、俯仰維調(diào)節(jié)螺紋副(19)和傾斜維定位柱(14)、俯仰維定位柱(15)分別安裝到殼體(7)上相應(yīng)位置，俯仰維調(diào)節(jié)柱(9)、傾斜維調(diào)節(jié)柱(10)和傾斜維定位柱(14)、俯仰維定位柱(15)與頂板底面緊密接觸，彈簧以水平方向安裝在殼體(7)與頂板(8)之間。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種具有三維姿態(tài)可調(diào)功能的光柵固定結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：固定架(1)、擋片(2)、壓圈(3)、螺栓(4)、轉(zhuǎn)接板(5)、底座(6)、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；轉(zhuǎn)接板(5)將底座(6)和調(diào)整機(jī)構(gòu)連接在一起，固定架(1)用于放置光柵；壓片(2)和壓圈(3)用于固定光柵和遮擋邊緣，底座(6)固定在光路系統(tǒng)中；調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)殼體(7)、頂板(8)、螺栓(4)、水平維調(diào)節(jié)橫柱(12)、水平維調(diào)節(jié)縱柱(13)、水平維調(diào)節(jié)螺紋副(17)、傾斜維調(diào)節(jié)螺紋副(18)、俯仰維調(diào)節(jié)螺紋副(19)、傾斜維定位柱(14)、俯仰維定位柱(15)、彈簧(16)；調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)殼體(7)與頂板(8)通過螺栓(4)連接在一起，俯仰維調(diào)節(jié)柱(9)、傾斜維調(diào)節(jié)柱(10)、水平維調(diào)節(jié)橫柱(12)、水平維調(diào)節(jié)縱柱(13)及水平維調(diào)節(jié)螺紋副(17)、傾斜維調(diào)節(jié)螺紋副(18)、俯仰...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：何淼，曹海霞，董海洋，趙英飛，羅劍秋，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：鋼研納克檢測(cè)技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京;11