CN110869723B - 用于干涉仪的反射镜轴承 - Google Patents

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Abstract

本公开内容的方面针对用于干涉仪的反射镜轴承。示例反射镜轴承包括固定不动的安装构件和可移动反射镜组件，可移动反射镜组件被构造成能沿其纵向轴线相对于安装构件滑动地移动。安装构件被构造成刚性地附接到干涉仪本体。镗孔沿安装构件的纵向轴线延伸通过安装构件。安装构件的驱动线圈接收区被构造成保持耦接至安装构件的驱动线圈。可移动反射镜组件包括管，该管被构造成在管的一个端部处接收安装构件的端部。可移动反射镜组件还包括耦接到管的相反端部的反射镜。驱动磁体设置在管内，并被构造成在反射镜轴承处于组装构造时被接收在安装构件的镗孔内。

Description

用于干涉仪的反射镜轴承
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年7月14日提交的美国临时专利申请第62/532,446号的权益。该申请的内容通过引用整体并入本文中。
技术领域
本公开内容总体上涉及光学科学仪器的技术领域。更具体地，本公开内容涉及用于迈克尔逊干涉仪的反射镜轴承和反射镜对准系统。
背景技术
作为询问装置的一部分，科学分析仪器中使用的光学干涉仪依赖于叠加光束的干涉。当构造成迈克尔逊·傅立叶变换红外(FTIR)仪器时，干涉仪的光学输出称为干涉图。FTIR干涉仪本身常常包括光束分离器和两个反射镜，一个反射镜常规地是固定不动的，而另一个反射镜常规地是可移动的。可移动反射镜沿光轴移动，同时始终保持与光束光学垂直。常常期望对可移动反射镜的移动进行反馈控制，以保持反射镜的速度恒定，以使通过干涉仪的分析辐射产生准确的干涉图。而且，可移动反射镜还常常是包括空气轴承或机械枢轴型轴承的组件的一部分，这些轴承需要昂贵的紧公差机加工和组件以控制可移动反射镜在其移动时的倾斜。空气轴承提供更高的性能，但价格昂贵，并且需要空气压缩机和过滤器来供应压缩空气。在反射镜移动时机械枢轴型轴承可能会在反射镜对准方面产生误差。这种对准问题在长冲程长度时会恶化，从而限制了冲程长度和系统分辨率。而且，这些类型的轴承容易磨损和老化。另外，机械轴承的阻尼也很差，往往会捕获或生成机械和声学振动，从而在系统输出数据中引起噪声。
为了某种程度上解决上述常规问题，制造了一种反射镜组件，该反射镜组件利用石墨/玻璃组合作为其结构的一部分。1999年4月20日授予John M.Coffin专利权的、题为“INTERFEROMETER HAVING AGLASS GRAPHITE BEARING”的美国专利第5,896,197中描述和要求保护这样的组件，上述专利的公开内容通过引用整体并入本文，包括以下内容：“用于允许可移动反射镜在迈克尔逊干涉仪中的移动的轴承包括固定不动的中空玻璃柱体和可移动组件，可移动组件包括可移动反射镜和至少一个石墨构件，石墨构件可滑动地设置在玻璃柱体的镗孔内。”这种组件的部分基础是由于不同零件之间的可预测的摩擦力，有利地改进了减振效果，并且由于该构造的轻巧性因为这种组件实现了低功率控制系统，因此降低了成本。然而，这样的组件在制造和可靠性方面具有固有的问题。例如，用于这种玻璃/石墨构造的当前制造工艺要求将玻璃管手动装配到活塞上，这常常导致不同批次零件之间的较大差异。这种组件遇到的另一问题是，在干涉仪中，在最终组件的操作期间，玻璃管中的表面缺陷常常会导致倾斜和驱动抖动。最终，如玻璃管中的石墨粉尘所证明的，石墨活塞的摩擦力积累，导致需要施加较高的驱动电压，并且基于对定期清洁玻璃管和石墨活塞的需要，这种积累会最终导致系统停机。
为了某种程度上解决与组合玻璃/石墨反射镜组件相关联的上述常规问题，制造了全石墨反射镜组件。2015年6月30日授予John R.Iverson专利权的、标题为“ALLGRAPHITE INTERFEROMETER BEARING ASSEMBLY”的第9,068,599号美国专利中描述和要求保护这种组件，上述专利的公开内容通过引用整体并入本文，包括以下内容：“用于干涉仪的全石墨轴承，包括：构造有镗孔的底座；固定地设置在所述镗孔内的中空石墨管；以及设置在所述中空石墨管内并由与所述中空石墨管相同等级的石墨材料制成的单片式石墨构件，所述单片式石墨构件的一端耦接至反射表面，其中所述单片式石墨构件附加地被构造为能平行于所述中空石墨管的中心轴线滑动移动。”全石墨镜组件的部分基础是改进组件的制造零件的公差和表面光洁度，以减少耦接的零件的摩擦和静摩擦，从而实现更严格的公差，以改进系统性能，例如减少了抖动，并且进一步减轻整个组件的重量，这提供了可以用于致动可移动反射镜同时还能实现更高的扫描速度的低功率控制系统。然而，在这样的组件中，移动线圈(或音圈)的线缠绕在可移动反射镜组件的线圈支撑管上，导致在可移动反射镜组件沿其冲程长度移动期间移动线圈的导线的不良导线挠曲。另外，这样的组件具有多个零件，导致组件的大小增加和制造成本增加。
因此，本公开内容满足了对在诸如FTIR干涉仪的科学光学干涉仪中使用的改进的反射镜轴承的需求。
发明内容
本公开内容的方面与作为迈克尔逊干涉仪的可移动反射镜部分的一部分的改进的反射镜轴承相关联。改进的反射镜轴承包括固定不动的安装构件和可移动反射镜组件。安装构件被构造成刚性地耦接到干涉仪的本体，使得安装构件在反射镜的移动期间保持固定不动。可移动反射镜组件包括中空管，该中空管构造成可滑动地设置在固定不动的安装构件周围。因此，在干涉仪的操作期间，可移动反射镜组件相对于固定不动的安装构件可滑动地移动。
可移动反射镜组件包括耦接到管的反射镜和设置在中空管内并耦接到反射镜的驱动磁体。安装构件包括形成为沿中心轴线纵向地穿过其本体的镗孔以及用于使驱动线圈耦接到安装构件的区域。当可移动反射镜组件滑动地设置在安装构件周围时，该安装构件被接收在可移动反射镜组件的中空管内，并且驱动磁体被接收在安装构件的镗孔内。驱动磁体延伸穿过镗孔至耦接驱动线圈的区域的位置。当电流流经耦接到安装构件的驱动线圈时，所产生的电磁力将引导移动反射镜组件进行移动。
改进的反射镜轴承具有相对较少的零件，因此在保持长冲程长度、出色的减振性和降低的对外部振动的敏感性的同时，减小了反射镜轴承的大小并降低了制造成本。另外，由于驱动线圈被耦接至固定不动的安装构件而不是可移动反射镜组件，因此在可移动反射镜组件的移动期间有利地避免了线挠曲。根据以下结合所附附图的描述，本发明的另外的目的、特征和优点将变得明显。
附图说明
图1A是根据本公开内容的方面的处于拆卸构造的反射镜轴承的示例实施方式的立体图。
图1B是根据本公开内容的方面的处于组装构造的图1A的示例反射镜轴承的立体图。
图2A是根据本公开内容的方面的处于拆卸构造的反射镜轴承的示例实施方式的侧截面视图。
图2B是根据本公开内容的方面的处于组装构造的图2A的示例反射镜轴承的组装的侧截面视图。
图3A是根据本公开内容的方面的反射镜轴承的与驱动线圈耦接的安装构件的示例实施方式的立体图。
图3B是根据本公开内容的方面的图3A的示例安装构件的侧截面视图。
图4是根据本公开内容的方面的处于组装构造的反射镜轴承的示例实施方式的侧截面视图，其中驱动线圈耦接到反射镜轴承的安装构件。
图5是根据本公开内容的方面的反射镜轴承的替代性实施方式的侧截面视图。
图6A是根据本文描述的方面的反射镜轴承的安装构件的替代性实施方式的立体图。
图6B是根据本公开内容的方面的处于组装构造的图6B的示例安装构件的侧截面视图。
附图应被理解为呈现了本公开内容和/或所涉及原理的图示。对于具有本公开内容的知识的本领域技术人员将明显的是，科学光学干涉仪诸如FTIR干涉仪中使用的其他设备、方法并且尤其是装备将具有部分地由其具体用途确定的构造和部件。在附图的若干视图中，相同的附图标记指代对应的部分。
具体实施方式
在本文对本公开内容的描述中，应当理解，以单数形式出现的词包含其复数形式的对应词，并且以复数形式出现的词包含其单数形式的对应词，除非另有其它隐含或明确的理解或陈述。此外，应理解，除非另外隐含地或明确地理解或陈述，否则对于本文中描述的任何给定部件或实施方式，针对所述部件列出的任何可能候选或替代方案一般地可个别地使用或彼此结合使用。而且，应当理解的是，本文所示的附图不一定是按比例绘制的，其中，一些元件可能只是为了清楚的目的而进行绘制。并且，在各个附图中附图标记可以被重复以显示对应的或类似的元件。此外，应当理解，这种候选或替代方案的任何列表仅仅是说明性的，而不是限制性的，除非另有其它隐含或明确的理解或陈述。另外，除非另有指示，否则说明书和权利要求书中所用的表示尺寸诸如长度、宽度、深度、厚度、角度、持续时间等等的数字应理解为均由术语“约”修饰。
因此，除非相反地指示，否则本说明书和随附权利要求书中阐述的数值参数是近似值，其可取决于试图通过本文呈现的主题获得的期望性质而变化。最低限度地，并且不试图将等同原则的应用限于权利要求书的范围，至少应根据所报告的有效数字的数目并且通过应用一般舍入技术来解释每个数值参数。尽管阐述本文呈现的主题的广泛的数值范围和参数是近似值，但尽可能精确地报告特定示例中阐述的数值。然而，任何数值固有地含有某些必然因其相应测试测量值中存在的标准偏差所致的误差。
干涉仪及其操作是本领域技术人员众所周知的，因此在本说明书中将不再详细讨论。然而，一般地，迈克尔逊干涉仪是干涉仪的一种类型，并且包括刚性底座，在该刚性底座上安装有光束分离器、固定反射镜、用于入射光的第一导管和用于出射光的第二导管。光束分离器、固定反射镜和导管是根据常规的迈克尔逊干涉仪设计来构建和定位的。
作为一般操作原理，来自源的红外辐射的输入光束被引导通过第一导管，并被光束分离器接收。此后，固定反射镜从光束分离器接收并在固定长度的光路上返回第一光束。作为下面讨论的可移动组件的一部分的可调节平面反射镜从光束分离器接收并在可变长度的光路上返回第二光束。光束分离器和可调节平面反射镜之间的第二光束的光路长度由一个或多个控制仪器生成，以提供第一光束与第二光束之间的光路差。光束在光束分离器处合并并被引导通过第二导管，以能够测量所得的干涉图。然而，尽管讨论是针对迈克尔逊构造，但是应当理解，如本领域技术人员所知，本文公开的反射镜轴承构造也可以在其他光学/机械仪器中使用，其中期望的是利用组合所提供的有益方面。
现在转到图1A和图1B，这些附图描绘了根据本公开内容的方面的反射镜轴承100的示例实施方式。在图1A和图1B中，分别根据拆卸构造和组装构造下的立体图描绘了反射镜轴承100。该实施例中的反射镜轴承100包括固定不动的安装构件102和可移动反射镜组件104。安装构件102被构造成刚性地耦接到干涉仪108的本体106，使得安装构件在操作干涉仪期间不移动。因此，在操作干涉仪108期间，可移动反射镜组件104被构造成在安装构件102上滑动并相对于安装构件可滑动地移动。对此，在反射镜轴承的组装构造下，反射镜轴承100的安装构件102设置在可移动反射镜组件104内。反射镜轴承100的构造和构建应使得可移动反射镜组件104可相对于安装构件102滑动地移动，其中摩擦和/或静摩擦应尽可能小。将在下面更详细地论述反射镜轴承100的构建和构造。
该实施例中的可移动反射镜组件104包括管110、反射镜112和驱动磁体114。管110被构造成接收安装构件102的端部116，该端部被设置成与安装构件的耦接至干涉仪本体106的端部118相反。换句话说，管110具有允许其滑动到安装构件102上并且允许其可相对于在操作期间保持固定不动的安装构件滑动地移动的构造。
在该实施例中，管110包括具有外表面120和内表面122的侧壁，并且在管的每个端部处包括边缘124，边缘在该管中在管的外表面与内表面之间延伸。边缘124的宽度由管110的厚度限定。该实施例中的管110的形状是柱形的，因此具有圆形截面。替代性的形状是可能的，例如，具有方形或矩形截面的长方体形状的管。在该实施例中的管110是中空管，该中空管在管的两个端部都包括开口126。在替代性实施方式中，移动反射镜组件的管可以在该管的接收固定不动的安装构件102的端部处仅具有一个开口。
在该实施例中反射镜112是平面的圆形反射镜。在该实施例中，反射镜112的表面与反射镜轴承100的纵向轴线基本上垂直。这样，反射镜112的反射的角度与反射镜轴承100的纵向轴线基本上平行。将理解的是，实现反射镜112的表面相对于反射镜轴承100的纵向轴线的精确的垂直取向可能是困难的，并且反射镜可以表现出在可接受的公差范围内的轻微倾斜，该可接受的公差仍然允许反射镜轴承例如在安装在干涉仪中时恰当地运行。在组装构造下，反射镜112耦接至管的被设置成与管的接收固定不动的安装构件102的端部相反的端部。反射镜112可以具有约等于或大于管110的外径的直径。因此，当可移动反射镜组件104时，反射镜112可以耦接至管110，使得其后表面128与管的边缘124齐平。在一些替代性实施方式中，可移动反射镜组件的反射镜可以具有略小于管的内径的直径，使得可以通过将反射镜定位在管内并将反射镜的边缘耦接到管的内表面来将反射镜耦接到管。还可采用反射镜的替代性形状。另外，可以在一些示例实施方式中采用成角度的反射镜，其中反射镜的反射角度相对于反射镜轴承的纵向轴线倾斜。可以有选择地采用各种用于将反射镜耦接到管的装置，包括例如环氧树脂或类似的粘合剂、螺钉、螺母和螺栓等。
在该实施例中，驱动磁体114是柱形的驱动磁体，并且耦接至反射镜112的后表面128。在组装构造下，驱动磁体114设置在管110内并且沿着管的中心纵向轴线130延伸。在该实施例中，管110、反射镜112和驱动磁体114彼此同心，使得它们都共享同一中心纵向轴线130。在一些替代性实施方式中，驱动磁体可以不耦接至反射镜，而是耦接至管本身内的结构，例如，在管的内表面之间延伸并垂直于其中心纵向轴线的内壁。可以选择性地采用各种用于将驱动磁体耦接到反射镜(或管)的装置，包括上面列出的用于将反射镜耦接到管的装置，以及通过将驱动磁体插入形成在反射镜的后表面(或内部管结构)上的插座中。还可以采用用于驱动磁体的替代性形状。
在该实施例中，安装构件102包括柱形本体部分和形成为穿过柱形本体部分的中心镗孔132。安装构件102还包括构造成耦接到干涉仪108的本体106的一个端部118和构造成被接收在可移动反射镜组件的管内的另一端部116。为了方便，安装构件102的与干涉仪108的本体106耦接的端部118在本文中被称为安装构件的安装端部，并且安装构件的被接收在可移动反射镜组件104的管110内的、被设置成与安装端部118相反的端部116在本文中被称为安装构件的自由端部。在组装构造下，安装构件102同样与可移动反射镜组件104同心，各自共享同一中心纵向轴线130。
安装构件102还包括位于安装构件的安装端部118与自由端部116之间的用于将驱动线圈耦接到安装构件的区域134。对此，安装构件102的该区域134被称为驱动线圈接收区。在组装构造下，驱动线圈接收区134也设置在可移动反射镜组件104的管110内。如图1A所示并在下面进一步讨论的，安装构件102在驱动线圈接收区134处的直径比安装构件在其安装端部118和自由端部116处的直径相对较小。因此，当可移动反射镜组件104滑动到安装构件上时，驱动线圈接收区134处的相对较小的直径在安装构件102的外表面136与管110的内表面122之间提供了空间。在图2B和图4中较容易看到用于驱动线圈的空间，这些图描绘了处于组装构造的示例反射镜轴承100的侧截面视图。如下面进一步讨论的，驱动线圈可以是缠绕在安装构件102的驱动线圈接收区134周围的传导线的线圈。因此，在该实施例中，安装构件102包括形成在安装构件102的侧壁中并且被定位成在驱动线圈接收区134附近的孔138。孔138为驱动线圈的导线提供了从安装构件102的外部到安装构件的中心镗孔132的通道。为了方便，该孔138在本文中被称为导线孔。驱动线圈的导线可以穿过导线孔138进入安装构件102的镗孔132，并从安装构件的安装端部118出来以用于耦接至能量产生源(未示出)。下面参考图3A至图3B和图4更详细地讨论驱动线圈和导线。在一些示例实施方式中，在组装构造下，为驱动线圈的导线提供通道的导线孔138也设置在可移动反射镜组件104的管110内。
在该实施例中，安装构件102另外包括位于安装端部118处的安装凸缘140，以促进将安装构件102耦接至干涉仪108的本体106。可以选择性地采用各种用于将安装构件102耦接到干涉仪108的本体106的装置，包括上面列出的用于将反射镜112耦接到管110的装置。另外，通过将安装凸缘140插入形成在干涉仪108的本体106中的插座(未示出)中，安装构件102可以耦接至干涉仪108的本体106。安装构件102可以直接耦接至干涉仪108的本体106(例如，干涉仪的框或壳体)，或者安装构件可以耦接至例如安装支架，该安装支架又直接或间接耦接至干涉仪的本体。安装构件的一些示例实施方式可以省略安装凸缘140，以支持将安装构件耦接到干涉仪108的本体106的其他装置，例如，形成在安装构件的外表面上位于安装端部处、与干涉仪的本体中、安装支架等中形成的对应螺纹接合的螺纹。在安装构件的省略安装凸缘的其他示例实施方式中，可以使用例如环氧树脂或其他合适的粘合剂将安装构件的安装端部耦接至干涉仪108的本体106。
因此，在该实施例中，安装构件102还包括位于驱动线圈接收区134与安装凸缘140之间的凸缘142。在组装构造下，该凸缘142可以起到将可移动反射镜组件104稳定在安装构件102上的作用。为了方便，该凸缘142在本文中被称为稳定凸缘。在图1A中以示例的方式示出的特定安装构件102中，稳定凸缘142被定位在安装构件上位于安装凸缘140与导线孔138之间。如图1A所示，在该实施例中，稳定凸缘142被定位成邻近导线孔138并且比安装凸缘140靠近导线孔。还如图2B所示，在组装构造下，安装构件102的从安装凸缘140直到并包括安装构件的自由端部116的部分设置在可移动反射镜组件104的管110内。
在图1B中，反射镜轴承100被描绘为处于其组装构造并且耦接至干涉仪108的本体106。如图1B所示，安装构件102设置在可移动反射镜组件104的管110内。在操作期间，可移动反射镜组件104可以沿着中心纵向轴线130相对于安装构件102滑动地移动。例如，可移动反射镜组件104可以在远离安装构件102的安装端部118的方向上沿着中心纵向轴线130向前移动，并且在朝着安装构件的安装端部的方向上沿着中心纵向轴线向后移动。可移动反射镜组件104相对于安装构件102在向前或向后方向上移动的最大距离在本文中被称为反射镜轴承100的冲程长度。
现在转到图2A至图2B，图1A至图1B的反射镜轴承100的侧截面视图被示出为分别处于拆卸构造和组装构造。如图2A至图2B所示，反射镜轴承100的部件被定大小和定形状，以允许可移动反射镜组件104滑动到安装构件102上。
对此，可移动反射镜组件104的安装构件102和管110被定大小和定形状，以允许管接收安装构件116的自由端部。因此，管110的内径d1可以略大于安装构件102在其自由端部116处的外径d2。因此，管110的外径d3可以由其内径d1以及其侧壁的厚度t(例如，d3＝d1+t)来限定。在一些示例实施方式中，安装构件102与管104之间的间隙可以在约0.0007英寸至约0.002英寸之间，并且在一些特定的实现方式中可以为约0.001英寸。可移动反射镜组件104和安装构件102的构建应使得安装构件在其自由端部116和其稳定凸缘142处的外表面136与管110的内表面122之间的空间最小化，但足以提供可移动反射镜组件相对于安装构件的平稳、可滑动的移动而没有摩擦或静摩擦。如上所述，在一些示例性实施方式中，可移动反射镜组件104的反射镜112可以具有与可移动反射镜组件104的管110的外径d1约相同的直径d4。在一些示例实施方式中，反射镜可以小于或大于管，反射镜可以偏心安装，和/或反射镜可以是系统的其他部分所需的任何形状(例如，矩形、三角形)。
另外，在如图2B所示的组装构造下，可移动反射镜组件104的驱动磁体114设置在可移动反射镜组件104的管110内和安装构件102的镗孔132内。因此，安装构件102的镗孔132被定大小和定形状，以在可移动反射镜组件104滑动到安装构件102上时接收驱动磁体114。对此，安装构件102的镗孔132具有比驱动磁体114的直径d6大的直径d5。在该实施例中，驱动磁体114被描绘为该驱动磁体的北极定位成邻近反射镜112的后表面128并且该驱动磁体的南极被定位成与反射镜相反。驱动磁体114可以替代性地以相反的取向来取向，例如，其中该驱动磁体的南极定位成邻近反射镜112的后表面128。
如图2A所示，该实施例中安装构件102在安装构件的不同区域处具有不同的直径。例如，在该实施例中，安装构件102在驱动线圈接收区134处具有的直径d7比在其自由端部116及其安装端部118处的直径d2小，并且比安装构件在包含导线孔138的区域中的直径d8小。这样，并且如图2B所示，在组装构造下，反射镜轴承100限定了安装构件102的在驱动线圈接收区134处的外表面136与可移动反射镜组件104的管110的内表面122之间的空间144。这样，驱动线圈可以耦接到驱动线圈接收区134，同时维持可移动反射镜组件104相对于安装构件102的平滑、可滑动的移动。在该实施例中，安装构件102还在稳定凸缘142处具有直径d9，该直径与安装构件在其自由端部116处的外径d2约相同。这样，在组装构造下，稳定凸缘142可以起到将可移动反射镜组件104稳定在安装构件102上的作用。安装构件102的包括导线孔138的区域的直径d8可以分别小于自由端部116和稳定凸缘142的直径d2和d9。这样，并且如图2B所示，在组装构造下，反射镜轴承100限定了安装构件102的在包括导线孔138的区域处的外表面136与可移动反射镜组件104的管110的内表面122之间的空间146。这样，驱动线圈的导线可以馈送通过导线孔138，同时维持可移动反射镜组件相对于安装构件的平滑、可滑动的移动。在该实施例中，安装构件102还在安装凸缘140处具有直径d10。在一些示例实施方式中，在安装凸缘140处的直径d10可以是安装构件102的最大的直径。
图2B描绘了处于其组装构造下的反射镜轴承100。如图2B所示，可移动反射镜组件104已滑动到安装构件102的自由端部116上。可移动反射镜组件104的管110已经接收了安装构件102的自由端部116，使得安装构件从自由端部116的外边缘直到安装构件的安装凸缘140的起点被设置在管内。如图2B所示，安装构件102在安装构件的自由端部116和稳定凸缘142处支撑可移动反射组件104的管110。在该实施例中，管110具有长度l1，使得安装构件102的驱动线圈接收区134、安装构件的包含导线孔138的区域以及稳定凸缘142都设置在管内。对此，在该示例性实施方式中，安装构件104具有的总长度l2比可移动反射镜组件104的管110的长度l1长。
另外，可以关于其自由端部116的外边缘与其安装端部118的外边缘之间的各个区域的长度来描述安装构件102。从安装构件102的自由端部116的外边缘开始并朝其安装端部118移动，在该实施例中安装构件具有在自由端部的外边缘与驱动线圈接收区134的起点之间的长度l3；沿驱动线圈接收区的长度l4；跨安装构件的从驱动线圈接收区的端部延伸到稳定凸缘142的起点并包括导线孔138的区域的长度l5；跨稳定凸缘的长度l6；跨安装构件的从稳定凸缘的端部延伸到安装凸缘140的起点区域的长度l7以及跨安装凸缘的长度l8。对此，安装构件102的总长度l2可以是各个区域的长度l3–8的总和。
如图2B所示，安装构件102的中心镗孔132已经接收了可移动反射镜组件104的驱动磁体114，使得驱动磁体设置在中心镗孔内。在该实施例中，驱动磁体114具有长度l9，使得其磁极之一(例如，在本实施例中为南极)被定位在安装构件102的与驱动线圈接收区134对应的区域内。对此，在一些示例性实施方式中，驱动磁体114的长度l9可以小于可移动反射镜组件104的管110的长度l1的100％。一般地，驱动磁体114的长度l9应该足以使驱动磁体定位成足够靠近驱动线圈，以允许驱动线圈沿所期望的方向并以所期望的距离驱动可移动反射镜组件104。类似地，驱动线圈接收区134的长度l4应该足够长，以将驱动线圈耦接到安装构件102，该安装构件为可移动反射镜组件104提供期望的冲程长度。例如，如果期望的冲程长度为约0.4英寸，则驱动线圈应具有约0.6英寸的长度，并且驱动线圈接收区134的长度l4应足以适应该实施例的驱动线圈到安装构件102的耦接。在期望的冲程长度较短的情况下可以采用较小的尺寸，例如，冲程长度在1至10毫米(mm)之间。另外，如图2B所示，驱动磁体114的长度l9足以将其定位在安装构件102的在安装构件的由驱动线圈接收区134限定的区域内的中心镗孔132中。
驱动磁体具有的长度应足以使反射镜轴承100的可移动反射镜组件104通过驱动线圈进行可控和可重复的移动。对此，在一些示例性实施方式中，驱动磁体的长度可以比期望的冲程长度长约两倍，以便对来自驱动磁体的被定位成接近反射镜的相反端部(例如，图2B中的驱动磁体114的北极端部)的磁场的影响进行限制。更一般地，驱动磁体的长度应足以防止驱动磁体的相反端部干扰(例如，减小或消除)由驱动线圈生成并用于驱动可移动反射镜组件104的磁场。例如，如图2B所示，即使可移动反射镜组件104沿安装构件102处于最小距离，驱动磁体114的北极也被定位成相对远离驱动线圈接收区134。另外，驱动磁体114的被驱动线圈驱动的端部(例如，南极端部)应保持设置在安装构件的由驱动线圈接受区134限定的区域内——因此保持设置在由驱动线圈生成的磁场内——沿安装构件104处于可移动反射镜组件104的最大距离。在一些示例实现方式中，驱动磁体的长度可以为使得由驱动线圈生成的磁场延伸经过驱动磁体约驱动磁体的长度的百分之十。这样，作用在驱动磁体114上以驱动可移动反射镜组件104的电磁力在整个冲程长度上可以是相当恒定的。
要理解，本文所述的反射镜轴承的不同实施方式可以具有不同的尺寸。反射镜轴承的一个示例实施方式可以具有以下尺寸。可移动反射镜组件的管的长度l1可以为约1.375英寸，并且在一些示例实现方式中，可以达到并超过2.75英寸。可移动反射镜组件的管的内径d1可以在约0.4210英寸至约0.4213英寸之间。可移动反射镜组件的管的外径d3可以为约0.545英寸±0.10英寸。安装构件的总长度l2可以为1.5英寸，并且在一些示例实现方式中，可以达到并超过3.0英寸。安装构件的自由端部的外边缘与驱动线圈接收区的起点之间的长度l3可以为约0.4英寸。沿着安装构件的驱动线圈接收区的长度l4可以为约0.5英寸。安装构件的沿着在驱动线圈接收区的端部与稳定凸缘的起点之间延伸并且包括导线孔的区域的长度l5可以为约0.151英寸。跨过安装构件的稳定凸缘的长度l6可以为约0.121英寸。沿着在安装构件的稳定凸缘的端部与安装凸缘的起点之间延伸的区域的长度l7可以为约0.203英寸。沿着安装构件的安装凸缘的长度l8可以为约0.125英寸。安装构件的中心镗孔的直径d5可以为约0.202英寸±0.005英寸。安装构件的外径d2以及安装构件的稳定凸缘的直径d9可以在约0.4196英寸至0.420英寸之间，并且在一些示例实现方式中，可以达到并超过2英寸。安装构件在驱动线圈接收区处的直径d7可以为约0.282英寸±0.005英寸。安装构件的包括导线孔的区域的直径d8可以为约0.380英寸±0.010英寸。安装凸缘的直径d10为约0.500英寸±0.005英寸。导线孔自身的直径可以为约0.030英寸±0.005英寸之间。
在一些实施方式中，安装构件和可移动反射镜组件的管可以完全由石墨例如无粉尘石墨构建。当石墨材料用于具有可移动反射镜组件的反射镜轴承诸如本文所述的反射镜轴承时，石墨材料提供各种优点。这些优点包括减轻涡流损耗的电阻，冷却驱动线圈的良好导热性，产生良好磨损特性的自润滑性，使反射镜轴承保持清洁和干燥以及通常延长反射镜轴承的使用寿命。适用于构造安装构件和管的石墨材料包括无粉尘石墨，例如粒度为约2微米至约5微米、密度为约1.8g/cm3、抗弯强度为约57兆帕(MPa)至约86MPa，并且热膨胀系数(CTE)为5.5 10-6/℃至约7.5 10-6/℃的石墨。另外，安装构件和管可以各自具有使用如机加工技术(例如，车床加工、铣削)、模塑技术和/或增材制造技术(例如，3D打印)制造的整体结构。
现在参照图3A，示出了反射镜轴承的安装构件300的示例实施方式的立体图，其中，驱动线圈302耦接至其驱动线圈接收区304。图3A通过示例示出的安装构件300是与上文参照图1A–B和图2A–B讨论的安装构件相同的类型。在该实施例中，驱动线圈302包括传导线线圈(例如，音圈)，并且通过将线缠绕在其驱动线圈接收区304周围耦接至安装构件300。这样，驱动线圈接收区304就将驱动线圈302保持在固定位置。如图3A所示，驱动线圈302的长度与驱动线圈接收区304的长度大致相同。与安装构件300的驱动线圈接收区304类似，驱动线圈302的长度可以略微大于期望的冲程长度。例如，如果期望的冲程长度为约2英寸，则驱动线圈302应具有约2.25至约2.60英寸的长度。在该实施例中，驱动线圈302缠绕在安装构件300的驱动线圈接收区304周围，并且还包括穿过安装构件300的导线孔308的导线306，如图3A–B所示。为了方便起见，在图3A–B中仅示出了单条导线306，但是应当理解，驱动线圈302可以包括两条导线，每条导线穿过导线孔308进入安装构件300的中心镗孔310，并从安装构件的安装端部312出来以用于耦接至能量产生源。同样地，虽然图3通过示例的方式示出的安装构件300示出为仅具有单个导线孔，但是在一些其他示例实现方式中，安装构件可以包括两个导线孔，其中每一个导线孔对应于驱动线圈的一个导线。两个导线孔可以沿着相同的周向周界形成在安装构件中，如，彼此在直径上相对。通过将驱动线圈302耦接到固定不动的安装构件300，在反射镜轴承的操作期间，驱动线圈也保持固定不动，并且在可移动反射镜组件沿着安装构件向前和向后移动时，有利地避免了传导线的挠曲。
现在参照图4，示出了处于组装构造的反射镜轴承400的示例实施方式，其中，驱动线圈402耦接至其驱动线圈接收区404。反射镜轴承400及其部件与上文参照图1A–B、图2A–B和图3A–B讨论的那些相同。如图4所示，驱动线圈402及其导线406设置在安装构件410的在其驱动线圈接收区404处的外表面与可移动反射镜组件414的管412的内表面之间的空间408内。由于安装构件410的稳定凸缘416和自由端部418支撑可移动反射镜组件414的管412，同样如图4中所示，因此驱动线圈402不干扰可移动反射镜组件414沿反射镜轴承400的纵向轴线420相对于安装构件410的可滑动移动。再次，虽然在图4中仅示出了单条导线406，但是驱动线圈402可以如上所述包括耦接到能量产生源的多条导线。
当将反射镜轴承400安装在干涉仪中时，导线(例如，导线406)耦接到能量产生源(未示出)，该能量产生源通过使电流通过驱动线圈402使驱动线圈通电。流过驱动线圈402的电流生成磁通场，该磁通场产生电磁力，该电磁力沿反射镜轴承400的纵向轴线420滑动地驱动可移动反射镜组件414。因此，在操作期间，可移动反射镜组件414相对于安装构件410线性地向前和向后移动。取决于电流流过驱动线圈402的方向，所产生的电磁力将向前推动可移动反射镜组件414(即，远离安装构件410的安装端部422)或向后吸引可移动反射镜组件(即，朝向安装部件的安装端部)。这样，能量产生源可以选择性地在一个方向上然后在另一方向上交替地向驱动线圈402提供电流，以沿着反射镜轴承400的纵向轴线420来回驱动可移动反射镜组件414。可移动反射镜组件414行进的距离取决于向驱动线圈402提供电流的时间量。当以恒定速度行进时，电流较低，在每个冲程结束时的转向期间，随着速度改变，电流峰值较高。能量产生源因此可以选择性地提供电流(例如，沿期望的方向并以期望的量)，以沿固定不动的安装构件410将可移动反射镜组件414向前或向后驱动期望的距离。
现在参照图5，示出了反射镜轴承500的替代性实施方式的侧截面图。该替代实施例中的反射镜轴承500及其部件与上文参照图1A–B、图2A–B、图3A–B和图4讨论的那些相同。为了清楚起见，图5中省略了驱动线圈，但是要理解，驱动线圈可以以与上面如参照图3A–B讨论的相同的方式耦接至图5的反射镜轴承500的安装构件502。该替代实施例中的反射镜轴承500与先前讨论的那些的不同之处在于，其包括排斥磁体504，该排斥磁体设置在安装构件502的中心镗孔506内，靠近其安装端部508。排斥磁体504位于中心镗孔506内，使得其在远离安装构件502的安装端部508的方向上向可移动反射镜组件512的驱动磁体510提供排斥力。如图5中的示例所示，驱动磁体510和排斥磁体504以它们各自的南极彼此面向的方式设置在安装构件502的中心镗孔506内。也可以采用驱动磁体510和排斥磁体504的相反取向(例如，它们的北极彼此面向)。
当可移动反射镜组件512沿安装构件502向后移动时，排斥磁体504提供的排斥力起作用以平滑地停止可移动反射镜组件。排斥磁体504还使得反射镜轴承500能够以水平(例如，相对于地面0°)与竖向(例如，相对于地面90°)之间的任何角度进行操作。使用排斥磁体504使得能够通过为可移动反射镜组件提供停止位置——其中排斥磁体平衡作用在可移动反射镜组件上的其他力——来以柔和、平滑、可重复的方式限定可移动反射镜组件512的起始位置。例如，可移动反射镜组件512可能受到沿着安装构件502向后驱动可移动反射镜组件的力。这样的力可能是由提供给驱动线圈的固定电流引起的，也可能是由于当反射镜轴承500竖向放置或在水平和竖向之间呈倾斜角度时的重力引起的。在反射镜镜轴承水平取向的情况下，放置成靠近驱动磁体的相对较小的排斥磁体就已足够。在反射镜轴承以相对较长的冲程长度竖向或倾斜地取向的情况下，可能需要距驱动磁体相对较远定位的相对较大的排斥磁体，以便支撑可移动反射镜组件的重量，以避免需要可能会导致过热的较高电流通过驱动线圈。因此，可移动反射镜组件512的起始位置可以是排斥磁体504提供的排斥力平衡作用在可移动反射镜组件512上的外力的点。因此，平衡点可以对应于可移动反射镜组件512的已知的可控制的起始位置。可以通过调节排斥磁体504相对于驱动磁体510的位置来调节平衡点，从而调节起始位置。
施加到驱动磁体510的排斥力的强度取决于排斥磁体504和驱动磁体之间的距离。当排斥磁体504相对靠近驱动磁体510时，施加的排斥力相对较强。当排斥磁体504相对远离驱动磁体510时，施加的排斥力相对较弱。因此，在该替代实施例中，反射镜轴承500包括用于排斥磁体504的位置调节器514，该位置调节器用于向前或向后调节排斥磁体在安装构件502的中心镗孔506中的位置，从而移动排斥磁体靠近或远离驱动磁体510。可以以各种方式实现用于排斥磁体504的位置调节器。如图4中的示例所示，位置调节器514包括螺栓，取决于螺栓转动的方向，螺栓使排斥磁体504向前或向后移动。可以手动地用手，手动地通过工具(例如，螺丝刀或扳手)，或通过电机(例如，步进电机)来转动螺栓。在一些替代实施方式中，位置调节器本身可以为步进电机，该步进电机直接耦接到排斥磁体504并且用于选择性地使排斥磁体在安装构件502的中心镗孔506内向前或向后移动。可以选择性地采用用于实现位置调节器的附加和替代手段。排斥磁体的大小可以取决于反射镜轴承的期望冲程长度。例如，在期望的冲程长度相对较小——例如在约1毫米(mm)至约10mm之间——的情况下，可以采用相对较小的磁体。在期望的冲程长度较大的情况下，可能需要相对较大的磁体。例如，在需要相对较长的冲程长度的情况下，在排斥磁体和驱动磁体之间可能需要相对较大的空间以及相对较大的排斥磁体以提供期望量的力。在反射镜轴承竖向或倾斜地取向的实现方式中，在可移动反射镜组件相对较重的实现方式中，可能还需要相对较大的排斥磁体。在可移动反射镜组件竖向取向的实现方式中，排斥磁体可能特别有用，用于提供功率相对低的操作，因为排斥磁体能够承受可移动反射镜组件的重量并提供可控制的起始位置，驱动线圈几乎不需要电力。对此，排斥磁体可以提供排斥力，该排斥力足以使可移动反射镜组件沿安装构件定位在预定位置，而无需向驱动线圈提供电力。在其他方面，可以通过向驱动线圈提供少量电力来对排斥磁体提供的起始位置进行微调。如上所述，图5中的反射镜轴承的部件不一定按比例绘制。因此，虽然在图5中排斥磁体504被示出为相对长并且定位得相对靠近驱动磁体510，但是在一些示例实现方式中，排斥磁体可以比排斥磁体504短并且定位成远离驱动磁体(例如，与驱动磁体间隔开较大的间隙)。
在一些示例实施方式中，可以采用止动构件来限制可移动反射镜组件的向前行进。换言之，止动构件可以限制或以其他方式约束可移动反射镜组件在远离安装构件的安装端部的方向上的移动，以防止可移动反射镜组件滑离安装构件。可以选择性地采用各种手段来实现止动构件。例如，可以使用止动磁体来限制可移动反射镜组件相对于安装构件的向前行进。再例如，可以采用橡胶止动件，使得可移动反射镜组件的反射镜在向前行进期间撞击橡胶止动件。例如，在运输过程中可以使用橡胶止动件，以防止可移动反射镜组件滑离反射镜轴承的安装构件。
图6A-B示出了反射镜轴承600及其安装构件602的替代示例实施方式，其中，采用两个驱动线圈604a和604b来驱动驱动磁体606。为了方便起见，反射镜轴承600的该替代实施方式在本文中被称为双线圈反射镜轴承。如图6A–B所示，在该实施中，双线圈反射镜轴承600的安装构件602包括两个驱动线圈接收区608a和608b，每个驱动线圈接收区被配置为将驱动线圈604a和604b之一保持在固定位置。同样如图6A–B所示，安装构件602包括位于驱动线圈接收区608a和608b之间的凸缘610。另外，驱动线圈接收区608a和608b的布置使得驱动磁体606的相应极被设置在安装构件602的分别与驱动线圈接收区之一对应的区域内。另外，如图6B所示，驱动磁体606的南极设置在安装构件602的与驱动线圈接收区608a对应的区域内，驱动磁体606的北极设置在安装构件的与驱动线圈接收区608b对应的区域内。这样，驱动磁体606的南极可以由驱动线圈604a生成的磁通场产生的力驱动，驱动磁体606的北极可以由驱动线圈604b生成的磁通场产生的力驱动。驱动线圈604a和604b可以沿相反的方向缠绕在安装构件上，使得作用在驱动磁体606的每个极上的力加在一起，并提供最高达两倍量的可用力来向前和向后驱动可移动反射镜组件。在以竖向或倾斜取向使用双线圈反射镜轴承以及需要快速、短冲程的情况下，此附加力可以是有用的。与上文参照图4讨论的驱动线圈接收区一样，当双线圈反射镜轴承600处于组装构造时，每个驱动线圈接收区608a和608b限定在安装构件602的外表面与可移动反射镜组件614的内表面之间的相应空间612a和612b。由于可以通过向驱动线圈604a-b提供相对较多的功率来控制可移动反射镜组件，因此双线圈反射镜轴承600可以选择性地用于需要或期望竖向或倾斜取向的实现方式中。由双驱动线圈604a-b提供的附加力还可以允许使用较小的排斥磁体或将其完全省略。提供给双驱动线圈604a-b的附加功率以及由此产生的附加力还可以使双线圈可移动反射镜轴承600实现相对较高的扫描速度。此外，由双驱动线圈604a-b产生的附加力允许可移动轴承在竖向或倾斜取向上使用，其中反射镜直下面向或沿向下的方向面向。对此，来自双驱动线圈604a-b的在可移动反射镜组件上的力可能足以防止可移动反射镜组件滑离安装构件，但是在操作期间仍控制其沿安装构件的移动。
双线圈反射镜轴承可以包括用于容纳第二驱动线圈的附加特征。例如，双线圈反射镜组件可以包括一个或多个附加的导线孔，这些导线孔提供第二驱动线圈的导线进入安装构件的中心镗孔的通道，用于连接至如上所述的能量产生源。附加的导线孔可以位于稳定凸缘(例如，图6中的凸缘616)和第一驱动线圈接收区(例如，图6中的驱动线圈接收区608a)之间，可以位于两个驱动线圈接收区之间的凸缘(例如，图6中的凸缘610)上，或在安装构件上方便提供可移动反射镜组件(例如，图6中的可移动反射镜组件614)的无摩擦和无静摩擦移动的其他位置。双线圈反射镜轴承的一些示例实现方式还可以包括排斥磁体，诸如上文参照图5所讨论的。另外，不是将驱动线圈沿相反的方向缠绕在安装构件上，而是通过将驱动线圈沿相同的方向缠绕在安装构件上，但是它们各自的导线在能量产生源处颠倒来实现相同的效果。
从图6A–B还可以看出，在安装构件602的安装端部622处的安装凸缘620中形成有环形槽618。如上所述，当将安装构件602耦接到干涉仪的本体时，可以采用夹子来接合环形槽618。使用接合环形槽618的夹子可以使个人用手相对快速且容易地将安装构件602耦接至干涉仪的本体，以及使安装构件从干涉仪的本体上脱离。上文参照图1A-B、图2A-B、图3A-B、图4和图5讨论的安装构件同样可以包括诸如参照图6A–B描述的环形槽。
在一些示例实施方式中，可以在可移动反射镜组件附近(例如，在其上方或周围)安置固定的薄铁套筒，以使反射镜轴承免受外部磁场的影响，并增加驱动线圈提供的内部磁场，从而对于提供给驱动线圈的给定电流，增加驱动可移动反射镜组件的力。以这种方式使用铁套筒可以允许反射镜轴承在强的外部磁场附近(例如，在磁共振成像(MRI)系统附近)以及在较高振动的环境中(例如，在移动的车辆中)的操作。
在一些示例实现方式中，可以采用防转动系统来限制或以其他方式防止可移动反射镜组件围绕反射镜轴承的中心纵向轴线的不期望的转动。防转动系统可以包括例如防转动磁体，该防转动磁体耦接至可移动反射镜轴承的管的外表面，该防转动磁体被吸引至位于反射镜轴承附近的固定不动的磁体。代替固定不动的磁体，可以采用线圈，线圈选择性地生成吸引防转动磁体的磁通场，以防止不期望的转动。1999年4月20日发布的题为“INTERFEROMETER HAVING GLASS GRAPHITE BEARING”的共同拥有的美国专利No.5,896,197中描述了可以与本文公开的反射镜轴承一起使用的合适的防转动系统，上述专利通过引用整体并入本文。
如上所述，驱动线圈的导线耦接到能量产生源，以选择性地向驱动线圈提供电流。因此，本文公开的反射镜轴承可以通过计算机或处理器(未示出)进行操作，该计算机或处理器可以是特殊用途计算设备、用存储在非暂时性计算机可读存储介质上的适当的计算机可执行指令专门编程的计算设备、数字信号处理器、专用集成电路等，被配置为选择性地向驱动线圈提供沿期望方向和期望量的电流，以使可移动反射镜组件沿期望方向并以期望距离移动。合适的非暂时性计算机可读介质包括下述介质，所示介质具有以机器/计算机可以读取(即，扫描/感测)并且机器/计算机的硬件和/或软件可以解译的形式提供的编码信息。特别地，计算机可读存储介质可以包括本地或远程存储器存储设备，其包括本地硬盘、软盘、CD-ROM或DVD、RAM、ROM、USB存储器设备以及远程存储器存储设备。计算机或处理器还可以电子耦接到一个或多个其他分析仪器以及输出设备诸如显示屏、打印机等和/或一个或多个输入设备诸如键盘、定位设备、触控笔、触摸屏、网络连接等。因此，耦接到本文所公开的反射镜轴承的计算机或处理器可以协调对反射镜轴承的控制，可以将其结合到如上所述的干涉仪中。
本公开内容的总体方面针对用于分析仪器诸如干涉仪的反射镜轴承，所有这些分析仪器都可以与反射镜轴承的改进相关联。与其他类型的干涉仪反射镜轴承相比，本文所述的反射镜轴承提供各种优点，其中某些优点包括具有相对较小的大小/重量/占地面积，具有强度重量比良好的零件，具有相对较少的零件，具有相对较低的生产成本，具有在所公开的反射镜轴承的整个使用寿命中有良好磨损特性的零件，以及通过阅读本文中的公开内容将认识到的其他优点。通过从本公开内容获得的知识，本领域技术人员将理解，在不脱离本公开内容的范围的情况下，可以对所公开的设备和方法进行各种改变以得到这些和其他优点。因此，应该理解，本文描述的特征易于被改变或替换。本文中示出和描述的特定实施方式仅出于说明目的，而不限制所附权利要求中阐述的主题。

Claims (23)

1.一种用于干涉仪的反射镜轴承，所述反射镜轴承包括：
安装构件，所述安装构件被构造成在所述安装构件的第一端部刚性地耦接到所述干涉仪，并且包括：
镗孔，所述镗孔沿所述安装构件的纵向轴线延伸通过所述安装构件，以及
驱动线圈接收区，所述驱动线圈接收区被构造成将在所述驱动线圈接收区耦接到所述安装构件的驱动线圈保持在固定位置处；以及
可移动反射镜组件，包括：
管，所述管被构造成通过所述管的第一端部接收所述安装构件的被设置成与所述安装构件的第一端部相反的第二端部，其中，所述管被构造成能沿所述纵向轴线相对于所述安装构件滑动地移动，
反射镜，所述反射镜耦接至所述管的与所述管的第一端部相反的第二端部，以及
驱动磁体，所述驱动磁体耦接至所述反射镜且被设置在所述管内，其中，所述驱动磁体被构造成通过所述安装构件的第二端部被接收并被设置在所述安装构件的所述镗孔内。
2.根据权利要求1所述的反射镜轴承，其中，所述安装构件在所述驱动线圈接收区处的第一直径比所述安装构件在所述安装构件的第一端部和第二端部处的第二直径小，并且其中，所述驱动线圈的传导线缠绕在所述驱动线圈接收区周围。
3.根据权利要求1所述的反射镜轴承，还包括：排斥磁体，所述排斥磁体设置在所述安装构件的所述镗孔内，靠近所述安装构件的第一端部，并且其中，所述排斥磁体在远离所述安装构件的第一端部并朝向所述安装构件的第二端部的方向上对所述驱动磁体提供排斥力。
4.根据权利要求3所述的反射镜轴承，还包括用于所述排斥磁体的位置调节器，并且其中，所述位置调节器被构造成沿着所述安装构件的所述纵向轴线调节所述排斥磁体的位置。
5.根据权利要求3所述的反射镜轴承，还包括：止动构件，所述止动构件限制所述可移动反射镜组件在远离所述安装构件的第一端部并朝向所述安装构件的第二端部的方向上的移动。
6.根据权利要求1所述的反射镜轴承，其中，所述安装构件的第一端部包括凸缘，所述凸缘被构造成将所述安装构件耦接至所述干涉仪的本体。
7.根据权利要求1所述的反射镜轴承，其中，所述安装构件还包括位于所述安装构件的第一端部与所述驱动线圈接收区之间的凸缘，并且其中，所述凸缘被构造成在所述安装构件被设置在所述管内的情况下支撑所述可移动反射镜组件的所述管的第一端部。
8.根据权利要求1所述的反射镜轴承，其中，所述安装构件在所述安装构件的侧壁中限定一孔，并且所述孔位于所述安装构件的第一端部与所述驱动线圈接收区之间，并且其中，所述孔被构造成提供所述驱动线圈的导线从所述驱动线圈接收区进入所述安装构件的所述镗孔内的通道。
9.根据权利要求1所述的反射镜轴承，其中，所述可移动反射镜组件还包括耦接至所述可移动反射镜组件的所述管的外表面的防转动磁体，并且其中，所述防转动磁体被构造成防止所述可移动反射镜组件围绕所述安装构件的所述纵向轴线的不期望转动。
10.根据权利要求1所述的反射镜轴承，其中，所述安装构件具有整体结构。
11.根据权利要求1所述的反射镜轴承，其中，所述安装构件还包括所述驱动线圈，并且其中，所述驱动线圈在所述安装构件的所述驱动线圈接收区耦接至所述安装构件。
12.根据权利要求1所述的反射镜轴承，其中，所述安装构件以及所述可移动反射镜组件的所述管各自完全由无粉尘石墨构建。
13.根据权利要求1所述的反射镜轴承，其中，所述安装构件直接耦接至所述干涉仪的本体。
14.根据权利要求1所述的反射镜轴承，其中，所述可移动反射镜组件的所述管具有使所述安装构件在第一端部的外表面与所述管的内表面之间的空间最小化的内径。
15.根据权利要求14所述的反射镜轴承，其中：
所述安装构件的第一端部具有约0.420英寸的外径。
16.根据权利要求1所述的反射镜轴承，其中：
所述安装构件具有约1.500英寸的总体长度；并且
所述可移动反射镜组件的所述管具有约1.375英寸的总体长度。
17.根据权利要求1所述的反射镜轴承，其中：
所述可移动反射镜组件的所述反射镜的表面与所述安装构件的所述纵向轴线基本上垂直。
18.根据权利要求1所述的反射镜轴承，其中，所述反射镜轴承当安装在所述干涉仪中时相对于地面水平取向。
19.一种干涉仪，包括：
反射镜轴承，包括：
安装构件，所述安装构件被构造成在所述安装构件的第一端部刚性地耦接到所述干涉仪，并且包括：
镗孔，所述镗孔沿所述安装构件的纵向轴线延伸通过所述安装构件，以及驱动线圈接收区，所述驱动线圈接收区被构造成将在所述驱动线圈接收区耦接到所述安装构件的驱动线圈保持在固定位置处；以及
可移动反射镜组件，包括：
管，所述管被构造成通过所述管的第一端部接收所述安装构件的被设置成与所述安装构件的第一端部相反的第二端部，其中，所述管被构造成能沿所述纵向轴线相对于所述安装构件滑动地移动，
反射镜，所述反射镜耦接至所述管的与所述管的第一端部相反的第二端部，以及
驱动磁体，所述驱动磁体耦接至所述反射镜且被设置在所述管内，其中，所述驱动磁体被构造成通过所述安装构件的第二端部被接收并被设置在所述安装构件的所述镗孔内。
20.一种用于干涉仪的反射镜轴承，所述反射镜轴承包括：
安装构件，所述安装构件被构造成在所述安装构件的第一端部刚性地耦接到所述干涉仪，并且包括：
镗孔，所述镗孔沿所述安装构件的纵向轴线延伸通过所述安装构件，以及
驱动线圈，所述驱动线圈耦接至所述安装构件；以及
可移动反射镜组件，包括：
管，所述管被构造成通过所述管的第一端部接收所述安装构件的被设置成与所述安装构件的第一端部相反的第二端部，其中，所述管被构造成能沿所述纵向轴线相对于所述安装构件滑动地移动，
反射镜，所述反射镜耦接至所述管的与所述管的第一端部相反的第二端部，以及
驱动磁体，所述驱动磁体耦接至所述反射镜且设置在所述管内，其中，所述驱动磁体被构造成通过所述安装构件的第二端部被接收、设置在所述安装构件的所述镗孔内，并且被定位成接近所述驱动线圈。
21.根据权利要求20所述的反射镜轴承，其中，所述反射镜轴承竖向取向或以水平与竖向之间的一角度取向。
22.根据权利要求20所述的反射镜轴承，其中，还包括：排斥磁体，所述排斥磁体设置在所述安装构件的所述镗孔内，靠近所述安装构件的第一端部，并且其中，所述排斥磁体在远离所述安装构件的第一端部并朝向所述安装构件的第二端部的方向上对所述驱动磁体提供排斥力，所述排斥磁体提供的所述排斥力足以使所述可移动反射镜组件沿所述安装构件定位在预定位置，而无需向所述驱动线圈提供电力。
23.根据权利要求22所述的反射镜轴承，其中，能够使用所述排斥磁体控制所述预定位置。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111880282B (zh) * 2020-07-31 2021-10-08 同济大学 一种大范围光轴粗精调整装置
CN112230239B (zh) * 2020-07-31 2022-07-05 同济大学 一种基于光轴折反射的监测装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993014373A1 (en) * 1992-01-08 1993-07-22 Nicolet Instrument Corporation Bearing for a moving mirror of a michelson interferometer
US5291268A (en) * 1991-04-27 1994-03-01 Deutsche Forschungsanstalt Fur Luft- Und Raumfahrt Method and apparatus for determining a path difference in a Michelson interferometer
US5883712A (en) * 1997-05-21 1999-03-16 Nicolet Instrument Corporation Interferometer of an infrared spectrometer with dynamic moving mirror alignment
CN103885179A (zh) * 2012-12-21 2014-06-25 安捷伦科技有限公司 具有多个扫描架的干涉仪

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7705493B2 (en) * 2008-08-01 2010-04-27 Van Os Ron Magnetic mirror air bearing for Michelson interferometer with lateral motion
DE112013006079B4 (de) 2012-12-19 2019-04-18 Thermo Electron Scientific Instruments Llc Vollgraphit-Interferometer-Lageranordnung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5291268A (en) * 1991-04-27 1994-03-01 Deutsche Forschungsanstalt Fur Luft- Und Raumfahrt Method and apparatus for determining a path difference in a Michelson interferometer
WO1993014373A1 (en) * 1992-01-08 1993-07-22 Nicolet Instrument Corporation Bearing for a moving mirror of a michelson interferometer
US5883712A (en) * 1997-05-21 1999-03-16 Nicolet Instrument Corporation Interferometer of an infrared spectrometer with dynamic moving mirror alignment
CN103885179A (zh) * 2012-12-21 2014-06-25 安捷伦科技有限公司 具有多个扫描架的干涉仪

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