CN103792189B - 一种用于真空怀特池的光程调节机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于真空怀特池的光程调节机构，包括真空罐体、凹球面镜A₁、凹球面镜A₂、凹球面镜B和怀特池内机架，其特征在于：在所述真空罐体上靠近凹球面镜A₁、凹球面镜A₂的一侧安装两组法兰式实心轴磁流体密封件，并在其轴外端各安装一个调节旋钮（1），所述每组法兰式实心轴磁流体密封件上均设置有曲柄滑块机构，所述曲柄滑块机构中，与怀特池内机架构成移动副的构件为滑块，凹球面镜A₁的旋转中心为O₁，绕O₁旋转的部件上设置以O₂为中心的转动副，两转动副中心部分O₁O₂即为曲柄，连接曲柄和滑块铰链的部分为连杆。本发明结构简单、调节方便、调节范围及精度灵活。

Description

一种用于真空怀特池的光程调节机构

技术领域

本发明属于光学精密机械装调技术领域，可用于真空怀特池光程的调节。

背景技术

1942年，JohnU.White利用三块共焦的凹球面镜设计了一种吸收池——怀特池。怀特池是目前最常用的吸收式气体传感器，其结构如图1所示。凹球面镜A₁、A₂与B具有相同的曲率半径，B的曲率中心落在A₁、A₂两镜之间的a点，A₁、A₂的曲率中心分别落在B镜中心附近。当入射光从B的一侧入射时，经过A₁发射到B形成点1，再经A₂反射到B上形成点2，依次类推。最后光线从B的一侧射出。其光程L与镜面B上的光点数目N及怀特池基本长度l之间的关系为：

L=2(N+1)l

从上式可以看出，怀特池的光程L可通过改变其基本长度l和系统中光线传播次数N进行调节，而对于某一特定的吸收池，其基本长度l一定，N为唯一能改变的量。实验发现，改变反射次数N最简单的办法是改变入射光束第一次落在A₁上的位置，同时配合调整A₁、A₂的偏转角度。

一般情况下，通过调节光源可方便的改变入射光束的位置，对于偏转角的调节，普通怀特池结构简单，可直接微调方便的改变偏转角度，但在真空怀特池系统中，由于系统自身的密封性，这一过程难以实现。针对这一问题，本发明提出了一种用于真空怀特池的光程调节机构。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明所要解决的技术问题是在真空怀特池的真空罐外，便捷地调节怀特池的光程。

为了实现发明目的，本发明采用的技术方案为：一种用于真空怀特池的光程调节机构，包括真空罐体、凹球面镜A₁、凹球面镜A₂、凹球面镜B和怀特池内机架，其特征在于：

1、在真空罐体上靠近凹球面镜A₁、A₂的一侧安装两组法兰式实心轴磁流体密封件，并在其轴外端各安装一个调节旋钮1。

2、设置两组独立、对称的曲柄滑块机构，如图2所示。每组机构中，与怀特池内机架构成移动副的构件为滑块，凹球面镜的旋转中心为O₁，绕O₁旋转的部件上设置以O₂为中心的转动副，两转动副中心部分O₁O₂即为曲柄，连接曲柄和滑块铰链的部分为连杆。当滑块由O₃运动到O₃′时，连杆另一端O₂′将处于以O₂O₃为半径、O₃′为圆心的圆上，同时由于曲柄的运动轨迹是以O₁为圆心、O₁O₂为半径的圆，所以O₂′的位置即为两圆的交点，偏转角则为O₁O₂与O₁O₂′之间的夹角。

3、在真空罐内，用可伸缩万向节将法兰式实心轴磁流体密封件与带动滑块运动的丝杆连接，共两组。

4、当需调节光程时，在真空罐外配合转动两个旋钮1，扭矩通过万向节传递给丝杆，再转化为滑块的移动，使与之对应的凹球面镜绕其旋转中心运动，实现了凹球面镜的偏转角的调整，光程也随之发生改变。

与现有技术相比，本发明具有以下的优点：

1、结构简单。采用简单的机械原理进行设计。

2、调节方便。只需在真空罐外转动旋钮即可完成调节。

3、调节范围及精度灵活。通过改变丝杆的螺距、长度即可实现。

附图说明

图1为怀特池结构原理图。

图2为真空怀特池光程调节机构原理图。

1：调节旋钮；

2：法兰式实心轴磁流体密封件；

3：真空罐体；

4：可伸缩万向节；

8：滑块；

9：连杆；

12：曲柄。

图3为真空怀特池光程调节机构机械图。

1：调节旋钮；

2：法兰式实心轴磁流体密封件；

3：真空罐体；

4：可伸缩万向节；

5：怀特池内机架；

6：丝杆；

7：旋转中心O₂；

8：滑块；

9：连杆；

10：凹球面镜安装板；

11：旋转中心O₁。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

图2为真空怀特池光程调节机构原理图，在真空罐体3上靠近凹球面镜A₁、A₂的一侧安装两组法兰式实心轴磁流体密封件2，并在其轴外端各安装一个调节旋钮1。设置两组独立、对称的曲柄滑块机构，每组机构中，与怀特池内机架5构成移动副的构件为滑块8，凹球面镜的旋转中心为O₁，绕O₁旋转的部件上设置旋转中心为O₂转动副，两转动副中心部分O₁O₂即为曲柄12，连接曲柄和滑块铰链的部分为连杆9。当滑块由O₃运动到O₃′时，连杆另一端O₂′将处于以O₂O₃为半径、O₃′为圆心的圆上，同时由于曲柄的运动轨迹是以O₁为圆心、O₁O₂为半径的圆，所以O₂′的位置即为两圆的交点，偏转角则为O₁O₂与O₁O₂′之间的夹角。

如图3所示，为真空怀特池光程调节机构机械图：

首先，在真空罐体一侧安装两组法兰式实心轴磁流体密封件2，并在其轴外端分别安装调节旋钮1；

其次，设置两组独立、对称的曲柄滑块机构，其中与怀特池内机架5构成移动副的构件为滑块8，滑块8沿机架上的丝杆6移动，凹球面镜下方安装板10的旋转中心11对应图2中的转动中心O₁，其上方转动副7对应以O₂旋转中心的转动副，二者连线部分可看成曲柄12，通过连杆9与滑块8相连；

再次，选用合适伸缩长度的可伸缩万向节4，将其一端与法兰式实心轴磁流体密封件2连接，另一端与丝杆6连接；

最后，在真空罐体外转动需调节的凹球面镜调节旋钮，使其绕旋转中心转动，改变其偏转角，实现光程调节。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例和附图并不是用来限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。

Claims (1)

1.一种用于真空怀特池的光程调节机构，包括真空罐体、凹球面镜A₁、凹球面镜A₂、凹球面镜B和怀特池内机架，其特征在于：在所述真空罐体上靠近凹球面镜A₁、凹球面镜A₂的一侧安装两组法兰式实心轴磁流体密封件，并在其轴外端各安装一个调节旋钮（1），所述每组法兰式实心轴磁流体密封件上均设置有曲柄滑块机构，所述曲柄滑块机构中，与怀特池内机架构成移动副的构件为滑块，凹球面镜A₁的旋转中心为O₁，绕O₁旋转的部件上设置以O₂为中心的转动副，两转动副中心部分O₁O₂即为曲柄，连接曲柄和滑块铰链的部分为连杆；

当滑块由O₃运动到O₃′时，连杆另一端O₂′将处于以O₂O₃为半径、O₃′为圆心的圆上，同时由于曲柄的运动轨迹是以O₁为圆心、O₁O₂为半径的圆，所以O₂′的位置即为两圆的交点，偏转角则为O₁O₂与O₁O₂′之间的夹角；

两组曲柄滑块机构独立、对称设置；

在真空罐体内，用可伸缩万向节将法兰式实心轴磁流体密封件与带动滑块运动的丝杆连接，共两组；

当需调节光程时，在真空罐外配合转动两个调节旋钮（1），扭矩通过可伸缩万向节传递给丝杆，再转化为滑块的移动，使与之对应的凹球面镜绕其旋转中心运动，实现了凹球面镜的偏转角的调整，光程也随之发生改变。