CN207832319U - 可调针孔装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光谱仪技术领域，尤其涉及一种可调针孔装置，包括固定架机构、针孔转盘机构、旋转轴机构、线性电机分离机构以及旋转电机机构；所述固定架机构包括底板、固定架、限位开关、滚珠、固定架大磁铁；所述固定架通过螺栓固定在所述底板的上部，滚珠以及固定架大磁铁固定粘黏在固定架上相应的凹槽内，固定架的中部设有中心孔，中心孔的一侧设有与其连通的旁孔，限位开关为两个，分别通过限位开关座安装在所述底板上。本实用新型装置结合共焦光路系统可通过调节不同孔距，接收聚焦在针孔的拉曼散射光，通过计算得出样品横切面的深度，可对样品进行高分辨率的不同横断面的识别、信息获取，即可以对样品进行轴向的纵深探测，不局限于样品表层。

Description

可调针孔装置

技术领域

本实用新型涉及光谱仪技术领域，尤其涉及一种可调针孔装置。

背景技术

在拉曼光谱仪中，针孔装置经常被用在共焦光路应用中。单色单纵模激光经物镜射到样品上后，样品会发散出与原激光频率不同的拉曼散射光。这些拉曼散射光一部分会经物镜重新回到拉曼光谱仪系统中，经过透镜将发散的拉曼散射光汇焦于一点。而可调针孔装置是放于透镜之后，针孔位于透镜的焦点上。但是由于散射的拉曼散射光的频率不同和光路路径不同，样品的不同深度横切面上散射的拉曼散射光,经过透镜后的聚焦点并不是在相同位置。因此使用不同孔径的针孔可以去除不相关层面的拉曼光信号，提高信号分辨率。

目前，国内使用的针孔装置大都是自己打眼，工作时需要手动调换。在拉曼光谱仪工作时，很难保证高精确度。但现在，随着对数据精确要求越来越高，传统方式已经越来越捉襟见肘。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种可调针孔装置。

本实用新型为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种可调针孔装置，其特征在于，包括固定架机构、针孔转盘机构、旋转轴机构、线性电机分离机构以及旋转电机机构；

所述固定架机构包括底板、固定架、限位开关、滚珠、固定架大磁铁；所述固定架通过螺栓固定在所述底板的上部，所述滚珠以及固定架大磁铁固定粘黏在固定架上相应的凹槽内，固定架的中部设有中心孔，中心孔的一侧设有与其连通的旁孔，所述限位开关为两个，分别通过限位开关座安装在所述底板上；

所述针孔转盘机构包括转盘、针孔元件、销副、转盘大磁铁、转盘小磁铁；所述针孔元件至少为两个，分别安装在转盘上的凹槽内，所述转盘大磁铁安装在所述转盘上并与所述固定架大磁铁位置对应磁性相吸，所述销副至少为一对，销副安装在转盘上凹槽内，销副与所述滚珠配合，所述转盘小磁铁固定靠近转盘中心位置的凹槽内，在所述转盘小磁铁的一侧设有销孔；

所述旋转轴机构包括旋转轴、耦合板、从动轮以及支撑座；所述支撑座固定在所述底板上，旋转轴穿过所述支撑座并与其滚动配合，所述旋转轴的一端与所述从动轮固定连接，耦合板的一端内装有轴套，旋转轴穿过轴套并通过挡圈轴向定位，轴套与偶合板之间通过螺钉固定，旋转轴的另一端穿过所述转盘，旋转轴的另一端固定有圆柱形轴座，圆柱形轴座位于所述固定架上的中心孔内，所述圆柱形轴座上与转盘相对的一侧设有轴座小磁铁，所述轴座小磁铁与所述转盘小磁铁的位置对应且磁性相吸，所述轴座小磁铁的一侧固定有拉销，所述拉销与所述转盘上的销孔配合，所述偶合板的另一端两侧分别与所述限位开关配合；

所述线性电机分离机构包括线性电机、线性螺帽，所述线性电机固定在所述固定架的一侧，所述线性电机的输出端与所述线性螺帽固定连接，所述线性螺帽与所述耦合板的另一端固定连接；

所述旋转电机机构包括旋转电机、主动轮，旋转电机通过旋转电机安装座固定在所述底板上，所述主动轮固定在所述旋转电机的输出端，所述主动轮通过皮带与所述从动轮连接。

优选地，所述有圆柱形轴座的外环周固定有若干片叶片，所述叶片与所述安装在所述中心孔上部的光学传感器配合。

优选地，所述光学传感器通过光学传感器安装座安装在所述固定架上。

优选地，所述针孔元件为四个，彼此间呈90度角安装在所述转盘上。

优选地，所述转盘上设有弧形凹槽，所述弧形凹槽与所述滚珠配合。

本实用新型的有益效果是:本装置不再采取传统针孔打眼的方式。通过安装针孔元件，并采取机构传动，自动转换不同孔径的针孔，实现针孔可调节。本装置将4个微米级针孔安置在可转动转盘上，转盘通过固定架上的滚珠与转盘的销钉副以及固定架与转盘上的磁铁互相吸附，来实现精确定位和稳定性。转盘与旋转轴通过拉销和磁铁配合运动，由旋转轴带动转盘直线往返移动及旋转运动。旋转轴通过线性电机和旋转电机控制完成直线和旋转运动，最终实现通过电机可调控针孔型号，并确保高精度，有效防止了由于针孔孔径为微米级，因针孔位置偏差导致光路工作出现问题。

本实用新型的可调针孔装置的针孔为微米量级，包含50um、100um、150um、 400um，满足了高端拉曼光谱仪的高性能的需要。本实用新型装置结合共焦光路系统可通过调节不同孔距，接收聚焦在针孔的拉曼散射光，通过计算得出样品横切面的深度，可对样品进行高分辨率的不同横断面的识别、信息获取，即可以对样品进行轴向的纵深探测，不局限于样品表层。

附图说明

图1为本实用新型装置的轴测图；

图2为本实用新型中固定架机构的轴测图；

图3为本实用新型中固定架机构的另一个方向的轴测图；

图4为本实用新型中针孔转盘机构的轴测图；

图5为本实用新型中针孔转盘机构的另一个方向的轴测图；

图6为本实用新型装置的右视图的剖视图；

图7为本实用新型中旋转轴机构的轴测图；

图8为本实用新型装置的右视图；

图9为本实用新型装置的主视图；

图10为本实用新型中去除固定架机构的轴测图。

具体实施方式

下面结合附图及较佳实施例详细说明本实用新型的具体实施方式。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。下面结合附图详细说明本实用新型的具体工作原理。

如图1所示，一种可调针孔装置，包括固定架机构1、针孔转盘机构2、旋转轴机构3、线性电机分离机构4以及旋转电机机构5；

如图2和图3所示，所述固定架机构1包括底板11、固定架12、限位开关 13、滚珠14、固定架大磁铁15；所述固定架通过螺栓固定在所述底板的上部，所述滚珠以及固定架大磁铁固定粘黏在固定架上相应的凹槽内，固定架的中部设有中心孔16，中心孔的一侧设有与其连通的旁孔17，所述限位开关为两个，分别通过上限位开关座18和下限位开关座19安装在所述底板上；

如图4和图5所示，所述针孔转盘机构2包括转盘21、针孔元件22、销副 23、转盘大磁铁24、转盘小磁铁25；所述针孔元件为四个，彼此间呈90度角安装在所述转盘的凹槽内，所述转盘大磁铁安装在所述转盘上并与所述固定架大磁铁位置对应磁性相吸，所述销副至少为三对，销副安装在转盘上凹槽内，销副与所述滚珠配合，所述转盘小磁铁固定靠近转盘中心位置的凹槽内，在所述转盘小磁铁的一侧设有销孔26；所述转盘上设有弧形凹槽27，弧形凹槽一共三个，所述弧形凹槽与所述滚珠配合。

如图6-图8所示，所述旋转轴机构3包括旋转轴31、耦合板32、从动轮 33以及支撑座34；所述支撑座固定在所述底板上，旋转轴穿过所述支撑座并与其滚动配合，所述旋转轴的一端与所述从动轮固定连接，耦合板的一端内装有轴套35，旋转轴穿过轴套并通过挡圈36轴向定位，轴套与偶合板之间通过螺钉 37固定，旋转轴的另一端穿过所述转盘，旋转轴的另一端固定有圆柱形轴座38，圆柱形轴座位于所述固定架上的中心孔16内，所述圆柱形轴座上与转盘相对的一侧设有轴座小磁铁39，所述轴座小磁铁与所述转盘小磁铁的位置对应且磁性相吸，所述轴座小磁铁的一侧固定有拉销30，所述拉销与所述转盘上的销孔配合，所述偶合板的另一端两侧分别与所述限位开关配合；所述有圆柱形轴座的外环周固定有若干片叶片6，所述叶片与所述安装在所述中心孔上部的光学传感器7配合，所述光学传感器通过光学传感器安装座8安装在所述固定架上。

如图10所示，所述线性电机分离机构4包括线性电机41、线性螺帽42，所述线性电机固定在所述固定架的一侧，所述线性电机的输出端与所述线性螺帽固定连接，所述线性螺帽与所述耦合板的另一端固定连接；

如图1和图9所述旋转电机机构5包括旋转电机51、主动轮52，旋转电机通过旋转电机安装座53固定在所述底板上，所述主动轮固定在所述旋转电机的输出端，所述主动轮通过皮带54与所述从动轮连接。

本实用新型工作原理为：因为耦合板32与旋转轴31、线性螺帽42通过轴用挡圈36形成轴向固定配合，所以当工作时，线性电机41通过直线运动推动线性螺帽42做直线运动时，耦合板32与旋转轴31也伴随线性电机42做轴向直线运动，并且速度一致。同时，当线性螺帽42被线性推动时，其上的销离开限位开关13的控制点，当线性螺帽42运动并触碰到到限位开关13另一侧的控制点时，信号被采集，线性电机41开始停止运动。旋转轴31前推时，会推动转盘21跟随前进，同时旋转轴31上的拉销30进入转盘21上相对应的销孔里。

当旋转轴31带动转盘21脱离固定运动架12时，同时由于耦合板32触碰到限位开关13另一侧控制点，线性电机停止推进，而旋转电机51接收到工作信号后，开始工作。旋转电机51通过同步齿带52、皮带轮Ⅰ54、皮带轮Ⅱ33 构成的传动机构，带动旋转轴31转动。因为旋转轴31上的拉销30随着之前轴向运动已经进入转盘21的销孔，所以，在旋转轴31转动时，拉销30通过销孔对转盘21产生扭矩，转盘21转动。转盘21的转动的角度根据旋转电机51的运转来控制。

旋转轴31尾端有一定弧长的扇片，扇片置于光学传感器7内。光学传感器 7对扇片通过其传感区时的产生的反应信号，探测转盘21的转动情况。当转盘 21转动指定角度后，即另一个针孔元件22转到工作位置，替代原先针孔元件 22，光学传感器7同时通过扇片采集到相应信号，经计算机处理，旋转电机51 停止运行，线性电机2开始带动转盘21往回轴向运动。工作人员使用PC根据需要调换哪个尺寸的针孔来控制旋转电机51、线性电机41启停运转，进而自动更换针孔。

本装置的针孔尺寸为微米级，误差需要严格控制，否则光线不能经过正常光路，达到预期效果。在针孔元件22到达指定光路位置时，需要有精确的定位。

本实用新型的定位结构具体为：旋转轴31与转盘21通过顶丝螺纹紧固连接，旋转轴31在往回轴向运动时，转盘21也跟随运动。旋转轴31上的轴座小磁铁39与转盘21对应位置的小磁铁进行互相吸附，由于磁力作用，防止转盘 21在往复轴向运动时，发生位置偏移。

固定架12和转盘21在相对位置各放有固定架大磁铁15和转盘大磁铁24，转盘21与固定架12定位时，依靠磁力固定。固定架12上的滚珠14与转盘21 上的两个为一副的销副23进行精确定位配合，一个滚珠14夹在两个销5之间。当转盘21回到最初位置时，转盘21上的3个销副23卡住固定架12上的滚珠 14，同时由于固定架大磁铁15和转盘大磁铁24的互相吸附，加大了销副23对滚珠14的夹紧力，使转盘21不会发生导致针孔偏离光路的偏移。从而实现高精度的针孔定位。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种可调针孔装置，其特征在于，包括固定架机构、针孔转盘机构、旋转轴机构、线性电机分离机构以及旋转电机机构；

所述固定架机构包括底板、固定架、限位开关、滚珠、固定架大磁铁；所述固定架通过螺栓固定在所述底板的上部，所述滚珠以及固定架大磁铁固定粘黏在固定架上相应的凹槽内，固定架的中部设有中心孔，中心孔的一侧设有与其连通的旁孔，所述限位开关为两个，分别通过限位开关座安装在所述底板上；

所述针孔转盘机构包括转盘、针孔元件、销副、转盘大磁铁、转盘小磁铁；所述针孔元件至少为两个，分别安装在转盘上的凹槽内，所述转盘大磁铁安装在所述转盘上并与所述固定架大磁铁位置对应磁性相吸，所述销副至少为一对，销副安装在转盘上凹槽内，销副与所述滚珠配合，所述转盘小磁铁固定靠近转盘中心位置的凹槽内，在所述转盘小磁铁的一侧设有销孔；

所述旋转轴机构包括旋转轴、耦合板、从动轮以及支撑座；所述支撑座固定在所述底板上，旋转轴穿过所述支撑座并与其滚动配合，所述旋转轴的一端与所述从动轮固定连接，耦合板的一端内装有轴套，旋转轴穿过轴套并通过挡圈轴向定位，轴套与偶合板之间通过螺钉固定，旋转轴的另一端穿过所述转盘，旋转轴的另一端固定有圆柱形轴座，圆柱形轴座位于所述固定架上的中心孔内，所述圆柱形轴座上与转盘相对的一侧设有轴座小磁铁，所述轴座小磁铁与所述转盘小磁铁的位置对应且磁性相吸，所述轴座小磁铁的一侧固定有拉销，所述拉销与所述转盘上的销孔配合，所述偶合板的另一端两侧分别与所述限位开关配合；

所述线性电机分离机构包括线性电机、线性螺帽，所述线性电机固定在所述固定架的一侧，所述线性电机的输出端与所述线性螺帽固定连接，所述线性螺帽与所述耦合板的另一端固定连接；

所述旋转电机机构包括旋转电机、主动轮，旋转电机通过旋转电机安装座固定在所述底板上，所述主动轮固定在所述旋转电机的输出端，所述主动轮通过皮带与所述从动轮连接。

2.根据权利要求1所述的可调针孔装置，其特征在于，所述有圆柱形轴座的外环周固定有若干片叶片，所述叶片与所述安装在所述中心孔上部的光学传感器配合。

3.根据权利要求2所述的可调针孔装置，其特征在于，所述光学传感器通过光学传感器安装座安装在所述固定架上。

4.根据权利要求1所述的可调针孔装置，其特征在于，所述针孔元件为四个，彼此间呈90度角安装在所述转盘上。

5.根据权利要求1所述的可调针孔装置，其特征在于，所述转盘上设有弧形凹槽，所述弧形凹槽与所述滚珠配合。