Устройство сканирования спектра Советский патент 1992 года по МПК G01J3/06 

Изобретение относится к оптической v спектроскопии и может применяться в спектральных приборах для спектрального анализа проб в металлургии, геологии, сельском хозяйстве, медицине, при экологических исследованиях и т.д.

Известен механизм сканирования спектра типа синусного механизма, используемый в призменных и дифракционных монохроматорах, представляющий собой поворотный столик с диспергирующим элементом и рычагом, закрепленным на столике. Рычаг опирается на поступательно перемещаемую винтовой парой опорную площадку.

Однако в случае использования синусного механизма значительное время затрачивается на вывод необходимой спектральной линии путем длительного вращения винта. Потери времени представляют известное неудобство при спектроскопических измерениях.

Наиболее близким к изобретению является устройство сканирования спектра, соСО

со

hi

держащее поворотный столик с дифракционной решеткой и синусный механизм с рычагом, кинематически связанные с толкателем, поверхность которого, обращенная к рычагу, выполнена ступенчатой, причем количество ступенек равно числу линий i в спектре, а высота каждой ступеньки hi выбрана из соотношения rkAt

где г- плечо рычага;

k - порядок линии спектра;

At - длина волны i-й линии спектра;

Ь - постоянная решеток.

Для перехода с одной спектральной ли- нии на другую достаточно повернуть толкатель так, чтобы рычаг начал контактировать с площадкой, высота которой соответствует нужной линии. Естественно, что время такого переключения весьма мало, так как не требуется длительного вращения винта и точных ручных регулировок.

Это устройство обладает рядом недостатков, во-первых, высота ступеньки определяется по приближенным формулам; во-вторых, изготовление толкателя требует высокой точности, так как точность выхода на заданную линию волны определяете точностью изготовления рабочих поверхностей толкателя. Подстройка высоты сту- пеньки толкателя возможна только при сборке и чрезвычайно трудоемка, В-третьих, устройство не допускает никаких переналадок на другой набор длин волн (разумеется, без смены толкателя), В-чет- вертых, устройство не позволяет получать непрерывный спектр в рабочем интервале длин волн.

Цель изобретения - повышение точности выхода на заданную линию спектра.

Указанная цель достигается тем, что в устройство сканирования спектра, содержащее поворотный столик для диспергирующего элемента и рычаг, кинематически связанный с толкателем, дополнительно введены два фиксатора, второй рычаг, пружина, тяга и кривошкп, причем на выполнена вторая гладкая рабочая поверхность, а ступенчатая поверхность выполнена в виде упоров, закрепленных на нем параллельно его гладкой рабочзй поверхности с возможностью регулировки по высоте, первый рычаг, соединенный с поворотным столиком, установлен с возможностью взаимодействия с гладкой рабочей повер- хностью толкателя, а второй рычгг кинематически соединен с первым рычагом и установлен с возможностью взаимодействия одним концом с упорами толкателя, а

другим концом через тягу с кривошипом, установленным на первом рычаге и соединенным с первым фиксатором, второй фиксатор, количество фиксированных положений которого равно количеству упоров, связан с толкателем, а пружина установлена между рычагами.

На фиг, 1 схематично изображено устройство сканирования спектра, общий вид; на фиг. 2а и б - схема взаимодействия роликов, расположенных на концах рычагов с кулачком и толкателями в зависимости от режима работы.

Устройство содержит поворотный столик 1 для диспергирующего элемента, первый рычаг 2, толкатель 3, фиксаторы 4 и 5, второй рычаг 6, пружину 7, тягу 8, кривошип 9, упоры 10 толкателя и ролики 11 и 12 на концах рычагов 2 и 6.

Толкатель 3 выполнен в виде гладкой рабочей поверхности е и ступенчатой поверхности, выполнеьной в виде упоров 10, закрепленных на нем параллельно его гладкой рабочей поверхности с возможностью регулировки по высоте, первый рычаг 2. соединенный с поворотным столиком, установлен с возможностью взаимодействия с гладкой рабочей поверхностью е толкателя, а второй рычаг кинематически соединен с первым рычагом 2 и установлен с возможностью взаимодействия одним концом через ролик 11 с упорами толкателя 10, а другим концом через тягу 8с кривошипом 9, установленном на первом рычаге 2 и соединенным с первым фиксатором 4, второй фиксатор 5, количество фиксированных положений которого равно количеству упоров 10, связан с толка- тэлем 3, а пружина 7 установлена между рычагами 2 и 6.

Концы рычагов 2 и 6, контактирующие с толкателем 3, могут быть плоскими, криволинейными или, как в нашем случае, снабжены роликами.

Работа устройства возможна в двух ва- рпантах: в режиме сканирования и в режиме непрерывной развертки спектра.

3 первом случае кривошип 9 ззстопо- pes-, фиксатором 4 в момент, когда тяга 8 максимально перемещена в сторону рычага 6, вследстьие чего упор k на конце тяги 8 не взаимодействует с рычагом 6, который прижат пружиной 7 к рычагу 2 и оба рычага, практически, составляют одно целое. Ролики 11 и 12 пои таком положении рычагов могут располагаться один относительно другого как угодно. Это определяется конкретной конструкцией устройства. Для наглядности на фиг. 2а они показаны соосными.

При сборке или переналадке устройства производится его тарировка на заданный набор исследуемых элементов. Для чего поочередно стопорят толкатель в каждом положении, определяемом фиксатором 5. Так как при каждом фиксированном положении толкателя один из упоров 10 взаимодействует с роликом 11 рычага 6, то, регулируя высоту упора 10, мы поворачиваем рычаг с диспергирующим элементом, совмещая одну из заданных линий спектра с приемником. В нужном положении упор стопорится.

После проведения такой тарировки во время работы в сканирующем режиме для совмещения необходимой линии спектра с приемником достаточно повернуть толкатель до соответствующего положения без какой-либо последующей подстройки. При повороте толкателя ролик 11 обкатывается по упорам, а ролик 12 касается гладкой рабочей поверхности толкателя только на нерабочем участке профиля, т.е. там, где нет толкателей 10 и может контактировать с рабочим участком профиля о толкателя в промежуточном положении между двумя упорами. В обоих случаях никакого влияния на работу в сканирующее режиме ролик 12 не оказывает.

Для работы в режиме непрерывной развертки спектра кр :вошип 9 разворачивается на 180° В положение с (фиг. 1), в результате чего тяга 8 опускается и своим упором к нажимает на конец рычага 6, кого-- рый поворачивается относительно рычага 2, сжимая пружину 7, и ролик 11 поднимается в положение, показанное на фиг. 26. После этого при вращении толкателя 3 ролик 12 обкатывается по всему гладкому участку е толкателя 3, обеспечивая плавный поворот диспергирующего элемента, а поднятый ролик 11 проходит над толкателями 10, не взаимодействуя с ними Поскольку кривошип 9 расположен на рычагр 2, то и в этом режиме работы оба рычага, тяга и кривошип с фиксатором образуют одно целое.

Предложенное устройство обладает рядом преимуществ.

Во-первых, не требуется ни точного расчета высоты ступенек толкателя, ни точного их выполнения. Более того, одно и то же устройство может быть оттарировано на любой набор линий спектра в пределах рабочего диапазона.

Во-вторых, можно легко простым переключением режимов (поворотом кривошипа) перейти от сканирующего режима работы на непрерывный и обратно.

В-третьих, толкатель выполнен в виде

торцового кулачка и его габариты определяют: высота соответствующая наибольшему перемещению конца рычага, и диаметр, определяемый количество площадок (линий

спектра), которое необходимо иметь. В результате такой кулачок значительно увеличивает габарит устройства.

В предлагаемом устройстве толкатель выполнен в виде радиального кулачка, который при сравнительно малой толщине может быть увеличен в радиальном направлении до габаритов оптической части устройства без увеличения общего габаритд изделия, при этом возможна установка

значительного количества толкателей (а следовательно, и исследоваться такое же количество линий спектра). Значительный радиальный габарит самого толкателя и большая длина рычага повышают точность

устройства.

Формула изобретения Устройство сканирования спектра, содержащее поворотный столик для диспергирующего элемента и рычаг, кинематически связанный с толкателем, отличающее- с я тем, что, с целью повышения точности выхода на заданную линию спектра, в него дополнительно введены два фиксатора, вто

рой рычаг, пружина, тяга и кривошип, причем на толкателе выполнена вторая гладкая рабочая поверхность, а ступенчатая поверхность выполнена в виде упоров, закрепленных на нем параллельно его гладкой

рабочей поверхности с возможностью ре; у- лировки по высоте, первый рычаг, соединенный с поворотным столиком, установлен с возможностью взаимодействия с гладкой рабочей поверхностью толкателя, а второй

рычаг кинематически соединен с первые рычагом и установлен с возможностью взаимодействия одним концом с упорами толкателя, э другим концом через тягу - с кривошипом, остановленным на первом рычаге и соединенным с первым фиксатором, второй фиксатор, количество фиксированных положений которого равно количеству упоров, связан с толкателем, а пружина ус- тановлэна рычагами.

10

Фиг. /

4

Использование: в оптической спектроскопии, в приборах для спектрального анализа гроб в металлургии, геологии, сельском хозяйстве, медицине, при экологических исследованиях и т.д. Сущность изобретения: устройство сканирования спектра содержит поворотный столик с диспергирующим элементом и первым рычагом, кинематически связанным с толкателем, два фиксатора, второй рычаг, пружину, тягу и кривошип. Толкатель выполнен в виде кулачка с гладким рабочим профилем и упоров, закрепленных на нем параллельно его рабочему профилю с возможностью регулирования по высоте. Первый рычаг, соединенный с поворотным столиком, установлен с возможностью взаимодействия с гладкой рабочей поверхностью кулачка. Второй рычаг кинематически связан с первым рычагом и устангч-.еи с возможностью взаимодействия одним концом с упорами толкателя, а другим концом через тягу - с кривошипом, смонтированным на первом рычаге и соединенным с первым фиксатором. Второй фиксатор, количество фиксированных положений которого равно количеству упоров, соединен с толкателем, а пружина установлена между рычагами. 2 ил. (Л

-ЗЛ #//

В i- Щ

-% v , I

Ф #