RU2205439C2

RU2205439C2 - Facility for spatial deflection of beam

Info

Publication number: RU2205439C2
Application number: RU2001113391/28A
Authority: RU
Inventors: Г.М. Михеев; Д.Г. Калюжный
Original assignee: Михеев Геннадий Михайлович; Калюжный Дмитрий Геннадьевич
Priority date: 2001-05-15
Filing date: 2001-05-15
Publication date: 2003-05-27

Abstract

FIELD: optics. SUBSTANCE: facility for spatial deflection of beam has case, radiation source, electromagnets anchored on case, plate coming in the form of spider that carries mirror mounted with inclination and permanent magnets. Spider is suspended by springs so that one pair of springs attached to opposite ends of spider is located on one side of plane and second pair of springs is positioned on the other side of this plane. EFFECT: simplified design of facility. 1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к медицинскому приборостроению, в частности, для поверхностного облучения кожных покровов, ран и язв. The invention relates to medical instrumentation, in particular for surface irradiation of skin, wounds and ulcers.

Известны устройства управления световым лучом, содержащие систему сканирования, выполненную в виде вращающегося зеркального барабана [1]. Недостатком этих устройств является сложность, а также и невозможность изменения размеров изображения при неизменном расстоянии до плоскости изображения. Known device control light beam containing a scanning system made in the form of a rotating mirror drum [1]. The disadvantage of these devices is the complexity, as well as the inability to resize the image at a constant distance to the image plane.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для пространственного отклонения луча [2], содержащее источник света и два плоских зеркала, независимо качающихся на заданные углы вокруг взаимно перпендикулярных осей. Недостатком этого устройства является сложность конструкции. Closest to the invention, the technical solution is a device for spatial beam deflection [2], containing a light source and two flat mirrors, independently swinging at predetermined angles around mutually perpendicular axes. The disadvantage of this device is the design complexity.

Предлагаемое изобретение направлено на упрощение устройства. Задача решается тем, что в устройстве, содержащем направленный источник излучения, зеркало и систему отклонения луча, собранные в корпусе, система отклонения дополнительно снабжена подпружиненной пластиной, на которой установлено зеркало и размещены постоянные магниты, а на корпусе под ними закреплены электромагниты, причем зеркало установлено наклонно. The present invention is aimed at simplifying the device. The problem is solved in that in a device containing a directional radiation source, a mirror and a beam deflection system assembled in the housing, the deflection system is additionally equipped with a spring-loaded plate on which the mirror is mounted and permanent magnets are placed, and electromagnets are mounted on the body under them, and the mirror is installed obliquely.

Пластина может быть выполнена в виде крестовины и подвешена на пружинах, закрепленных на ее противоположных концах и на корпусе устройства так, что одна пара пружин расположена по одну сторону плоскости, проходящей через пластину, а другая - по другую сторону этой плоскости, причем углы между плоскостью пластины и направлениями пружин могут быть от 0 до 90^o.The plate can be made in the form of a cross and suspended on springs fixed at its opposite ends and on the device body so that one pair of springs is located on one side of the plane passing through the plate and the other on the other side of this plane, with the angles between the plane plates and directions of the springs can be from 0 to 90 ^o .

На чертежах изображено:
фиг.1, 2 - конструкция устройства;
фиг.3 - изображение устройства в изометрии;
фиг.4 - структурная схема устройства.The drawings show:
figure 1, 2 - design of the device;
figure 3 - image of the device in isometry;
figure 4 is a structural diagram of a device.

Устройство для пространственного отклонения луча имеет электромагнитную систему управления лучом по двум координатам, состоящую из четырех электромагнитов 1, закрепленных на основании 2 и расположенных попарно напротив друг друга (фиг.1, 2). Каждая пара электромагнитов осуществляет управление по одной из двух взаимно перпендикулярных координат. Над электромагнитами находится немагнитная подпружиненная пластина 3. Пластина 3 подвешена на четырех пружинах 4 и 5, прикрепленных на ее противоположных концах и на корпусе устройства. Пары пружин 4 и 5 расположены на противоположных сторонах от плоскости, проходящей через пластину 3. На пластине 3 закреплены четыре постоянных магнита 6 так, что каждый находится на осевой линии одного из электромагнитов 1. Магнитное поле каждого постоянного магнита может взаимодействовать с полем одного из соответствующих электромагнитов. В центре пластины 3 расположено зеркало 7. При установке зеркала под углом 45^o к плоскости пластины источник излучения 8 располагается на оси всего устройства, что существенно упрощает конструкцию корпуса устройства, а выход луча осуществляется из боковой поверхности корпуса. Для уменьшения момента инерции и воздушного сопротивления при колебаниях пластина 3 может быть выполнена в виде крестовины с малой площадью поверхности. Пружины расположены таким образом, что две из них 5, закрепленные попарно напротив друг друга, могут быть направлены вертикально вверх, а две другие 4 - вертикально вниз. При этом пластина 3 зафиксирована в пространстве без жесткой опоры, но имеет возможность качаться относительно своего центра масс на двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Места закрепления пружин к корпусу устройства могут быть выбраны таким образом, что направления пружин относительно плоскости пластины могут составлять углы β от 0 до 90^o (фиг.1).The device for spatial deflection of the beam has an electromagnetic beam control system in two coordinates, consisting of four electromagnets 1, mounted on the base 2 and located in pairs opposite each other (Fig.1, 2). Each pair of electromagnets controls one of two mutually perpendicular coordinates. Above the electromagnets is a non-magnetic spring-loaded plate 3. The plate 3 is suspended on four springs 4 and 5 attached at its opposite ends and on the device body. The pairs of springs 4 and 5 are located on opposite sides of the plane passing through the plate 3. Four permanent magnets 6 are fixed on the plate 3 so that each is on the axial line of one of the electromagnets 1. The magnetic field of each permanent magnet can interact with the field of one of the corresponding electromagnets. A mirror 7 is located in the center of the plate 3. When installing the mirror at an angle of 45 ^o to the plane of the plate, the radiation source 8 is located on the axis of the entire device, which greatly simplifies the design of the device body, and the beam is output from the side surface of the body. To reduce the moment of inertia and air resistance during vibrations, the plate 3 can be made in the form of a cross with a small surface area. The springs are arranged in such a way that two of them 5, fixed in pairs opposite each other, can be directed vertically upwards, and the other two 4 - vertically downwards. In this case, the plate 3 is fixed in space without a rigid support, but has the ability to swing relative to its center of mass on two mutually perpendicular planes. The place of attachment of the springs to the housing of the device can be selected so that the directions of the springs relative to the plane of the plate can be angles β from 0 to 90 ^o (figure 1).

Конструкция пластины без жесткой опоры и установка зеркала под углом к плоскости пластины вносят небольшие геометрические искажения в получаемый растр. Этот недостаток не является существенным в частности для медицинского сканера, но позволяет добиться значительного упрощения конструкции устройства. The design of the plate without a rigid support and the installation of a mirror at an angle to the plane of the plate introduce small geometric distortions into the resulting raster. This disadvantage is not significant in particular for a medical scanner, but allows to achieve a significant simplification of the design of the device.

Устройство работает следующим образом. Обмотки пары электромагнитов 1, управляющих движением зеркала по одной из взаимно перпендикулярных координат, подключены к генератору периодических колебаний 9 (фиг.4). Пара электромагнитов соединена таким образом, что при подаче на нее напряжения возникающее магнитное поле будет взаимодействовать с магнитным полем соответствующих постоянных магнитов 6, расположенных на пластине 3. При этом одно плечо пластины будет опускаться, а другое - подниматься. Это будет приводить к изменению направления отраженного от зеркала 7 луча. The device operates as follows. The windings of a pair of electromagnets 1 that control the movement of the mirror along one of the mutually perpendicular coordinates are connected to a periodic oscillator 9 (Fig. 4). A pair of electromagnets is connected in such a way that when a voltage is applied to it, the resulting magnetic field will interact with the magnetic field of the corresponding permanent magnets 6 located on the plate 3. In this case, one arm of the plate will lower and the other will rise. This will lead to a change in the direction of the beam reflected from the mirror 7.

Аналогично осуществляется управление лучом и по другой координате. В генераторах имеются регулировки частоты и амплитуды выходного напряжения, что позволяет изменять площадь облучаемой поверхности в широких пределах. Питание генераторов и источника излучения осуществляется от блока питания 10. Similarly, the beam is controlled in a different coordinate. The generators have adjustments of the frequency and amplitude of the output voltage, which allows you to change the irradiated surface area over a wide range. Power generators and the radiation source is provided from the power supply 10.

Максимальная амплитуда колебаний пластины при неизменной амплитуде напряжения на электромагнитах достигается на резонансной частоте, зависящей от момента инерции, определяемого массой пластины с закрепленными на ней деталями, а также от жесткости пружин подвески. На практике подбор необходимой резонансной частоты осуществляется заменой пружин. The maximum amplitude of plate vibrations with a constant amplitude of voltage across the electromagnets is achieved at a resonant frequency, depending on the moment of inertia determined by the mass of the plate with the parts attached to it, and also on the stiffness of the suspension springs. In practice, the selection of the necessary resonant frequency is carried out by replacing the springs.

Описанное устройство отличается простотой конструкции, отсутствие подвижных пар трения позволяет снизить потребление энергии и повысить частоту колебаний зеркала в сочетании с возможностью отклонения луча на углы до 20^o.The described device is simple in design, the absence of movable friction pairs can reduce energy consumption and increase the frequency of oscillations of the mirror in combination with the possibility of deflecting the beam at angles of up to 20 ^o .

Источники информации
1. Патент Российской Федерации N 2073901, кл. 6 G 02 B 26/10, 20.02.97.Sources of information
1. Patent of the Russian Federation N 2073901, cl. 6 G 02 B 26/10, 02.20.97.

2. Погарев Г.В., Киселев Н.Г. Оптические юстировочные задачи. Справочник. - Л.: Машиностроение, 1989, 260 с. (прототип). 2. Pogarev G.V., Kiselev N.G. Optical alignment tasks. Directory. - L .: Engineering, 1989, 260 p. (prototype).

Claims

1. Device for spatial beam deflection, comprising a housing, a radiation source, electromagnets mounted on the housing, a plate made in the form of a cross, on which a mirror is mounted obliquely and permanent magnets are placed, characterized in that the cross is suspended on springs so that one pair springs mounted on opposite ends of the cross are located on one side of the plane, and the second pair is on the other side of this plane.

2. The device according to claim 1, characterized in that the crosspiece is suspended on the springs so that the angles between the directions of the springs and the plane of the crosspiece can be from 0 to 90 ^o .