Привод качания оптического зеркала в многоходовых кюветах

 

.Ю

Q Й И--C= А-Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ (! 1) 649964

Сова Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 29.01.76 (21) 2318693/18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М.К . б 01J 3/26

Госудерстееииый комитет по делам изобретений (43) Опубликовано 28.02.79. Бюллетень № 8 (53) УДК 535.853.3 (088.8) и открытий (45) Дата опубликования описания 28.02.79 (72) Авторы изобретения

А. С. Васильев и Б. Я. Гутников (71) Заявитель (54) ПРИВОД КАЧАНИЯ ОПТИЧЕСКОГО ЗЕРКАЛА

Изобретение относится к области точного оптического приборостроения и может быть применено в конструкциях многоходовых оптических кювет системы Уайта и других устройств, где требуется высокоточное взаимное расположение оптических элементов.

Кювета Уайта состоит из двух сферических объективных зеркал и одного коллективного, равного радиуса кривизны, расположенных так, что центры кривизны объективных зеркал находятся на поверхности коллективного зеркала.

От постоянства в расположении центров кривизны объективных зеркал на поверхности коллективного зеркала зависит точность регистрации спектрограммы исследуемых газов.

В кюветах Уайта, работающих в спектральном диапазоне длин волн от 0,4 до

40 — 50 мкм, суммарная длина хода луча может достигать нескольких километров, внутренняя температура может меняться на десятки градусов, а давление исследуемой газовой среды — от вакуума до нескольких атмосфер. Температура и давление могут значительно изменяться в ходе эксперимента, При этом суппорт привода кюветы, несущий зеркало в оправках, уже не может обеспечить взаиморасположения зеркал с необходимой точностью (до одной десятой угловой секунды), даже если опоры суппорта выведены наружу из герметичного корпуса кюветы и установле5 ны на независимых основаниях.

При таких условиях иметь точно выполненную исходную юстировку зеркал кюветы Уайта недостаточно, нужны еще очень чувствительные фотоэлектрические следя10 щие приводы, которые могли бы компенсировать все ее нарушения в течение продолжительных экспериментов.

Известен механизм качания зеркал низ15 котемпературной многоходовой кюветы

Уайта с длиной хода луча 2,5 км, содержащий редукторы с ручными приводами (1). Он может обеспечить только настройку зеркал перед экспериментом и по20 следующее жесткое закрепление их. В кювете выдерживается точный климатический режим во время эксперимента. Оправы зеркал этой кюветы не приспособлены для быстрой замены зеркал и вместе с суппор25 тами занимают большую площадь в поперечном сечении корпуса кюветы.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является привод качания оптического зеркала в многоходовых кюЗО ветах, содержащий суппорт и редукторы с

649964 упорами, находящимися в механическом контакте с оправой зеркала (2).

К недостаткам известных устройств относятся невысокая чувствительность всего механизма и особенно подвижного соединения оправы зеркала с суппортом и увеличение упругого мертвого хода.

Кроме того, конструкция оправы зеркала и ее подвижного крепления к суппорту занимает много места в световом сечении кюветы и уменьшает таким образом апертуру зеркал (светосилу кюветы).

Конструкция подвижного соединения не обеспечивает простоты смены зеркал вместе с оправами без последующей юстировки, т. е. воспроизводимость положения при смене невысокая, так как при использовании только одного комплекта зеркал с любым из известных отражающих покрытий (алюминий, золото и др.) нельзя получить высокий коэффициент пропускания в диапазоне длин волн от 0,4 до 50 мкм.

Цель изобретения — повышение чувствительности привода, увеличение апертуры зеркала и повышение точности установки оправы с зеркалом при замене.

Поставленная цель достигается тем, что в суппорте выполнено опорное коническое гнездо и оправа снабжена точечным открытым шарниром и гибким стержнем с резьбой, закрепленным сферической гайкой, установленной в гнезде суппорта, а упоры редукторов и точечный открытый шарнир расположены на взаимно перпендикулярных геометрических осях.

При этом опорное коническое гнездо суппорта имеет прорезь, ширина которой больше толщины гибкого стержня.

На фиг. 1 — 4 показана конструкция данного привода и отдельных его узлов.

Коллективное зеркало 1 и объективное зеркало в оправе 2 (второе объективное зеркало для упрощения чертежа показано условно) помещены внутрь геометрического корпуса кюветы, оптическая светящаяся марка 3 изображается объективным зеркалом на центре светоприемника 4, электрически связанного через управляющий усилитель 5 с электродвигателями редукторов 6 и 7 качания зеркала относительно осей Х и У, оправа с зеркалом при помощи точечного открытого шарнира 8 и гибкого стержня 9 (прочная пружина или тросик) под действием натяжной пружины 10 находится в постоянном механическом контакте с упорами 11 и 12 редукторов 6 и 7 привода.

Натяжная пружина 10 соединена с оправой зеркала 2 замком 13 (например, магнитным). Оправа зеркала снабжена элементом 14 для соединения с монтажным приспособлением. Гибкий стержень 9 соединен с нижней точкой оправы зеркала неразъемно. На верхнем конце стержня имеется резьбовой наконечник 15, на кото5

65 рый навернута сферическая гайка 16 с контргайкой 17. Сферическая гайка установлена в конусном гнезде суппорта 18 с прорезью 19. Кювета помещена в герметический корпус 20. Точечный открытый шарнир может быть выполнен в виде крючка со сферическим концом, опирающимся в сферическое гнездо с твердой смазкой (фторопласты) суппорта 18, Точечный открытый шарнир 8 и упоры редукторов 6 и 7 по осям Х и У расположены на горизонтальной и вертикальной осях.

При отклонении объективного зеркала от заданного положения изображение марки

3 смещается от центра светоприемника 4, Это вызывает электрический сигнал рассогласования на входе усилителя 5. Двигатели редукторов 6 и 7 поворачивают зеркало в оправе до исходного заданного положения, при котором изображение марки 3 на светоприемнике 4 занимает снова центральное положение и сигнал рассогласования на входе усилителя исчезает. Поворот объективных зеркал в кювете Уайта может достигать тридцати угловых минут. При вращении оправы с объективным зеркалом гибкий стержень 9 испытывает незначительный изгиб, так как имеет большую относительную длину (1: 11 — 1: 200) и поэтому по сравнению с плоскими пружинными шарнирами создает малое усилие сопротивления работе привода. Соответственно снижается ошибка мертвого хода: В точечном открытом шарнире практически отсутствует движение, коэффициент трения при прослойке фторопласта не выше 0,04, в связи с этим сопротивление качанию зеркала в точечном шарнире по отношению к упорам редукторов 6 и 7 можно не учитывать.

При снятии и замене комплекта объективных зеркал необходимо открыть корпус кюветы, зацепить приспособлением оправу зеркала на элемент 14, отсоединить замок

13 пружины 10, приподнять оправу с зеркала до выхода точечного шарнира из гнезда суппорта и продольным перемещением вывести гибкий стержень 9 подвеса через прорезь 19 в кронштейне суппорта.

Установка нового комплекта зеркал выполняется в обратном порядке. Для обеспечения точной воспроизводимости положения зеркала должны быть предварительно при сборке кюветы отыостированы на опорах своих оправ и сферическими гайками

16 и контргайками 17 гибкого стержня 9 в системе подвеса.

Предложенная конструкция привода качания зеркал позволяет повысить точность регистрации спектров; получать спектрограммы при изменении температуры и давления газа и при переходных процессах (образовании и рассеянии тумана) достигнуть максимальной светосилы кюветы за

649964 счет уменьшения сечения оправ и несущих элементов суппорта; выполнять быструю смену и установку комплектов зеркал без последующей юстировки.

Формула изобретения

1. Привод качания оптического зеркала в многоходовых кюветах, содержащий суппорт и редукторы с упорами, находящимися в механическом контакте с оправой зеркала, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности привода, увеличения апертуры зеркала и повышения точности установки оправы с зеркалом при замене, в суппорте выполнено опорное коническое гнездо и оправа снабжена точечным открытым шарниром н гибким стержнем с резьбой, закрепленным сферической гайкой, установленной в гнезде суппорта, а упоры редукторов и точечный открытый

5 шарнир расположены на взаимно перпендикулярных геометрических осях.

2. Привод по п. 1, отличающийся тем, что опорное коническое гнездо суппорта имеет прорезь, ширина которой больше

10 толщины гибкого стержня.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Аррl. Opt. ч. 10, № 8, 1971, 1892 — 1898, 2,5 Km Jon-Temperature Multiple Cell

15 D. Horn and G. С. pomentil.

2. Авторское свидетельство СССР № 316941, кл. G 01g 3/02, 1970.