Сканирующий интерферометр

О П И С А Н И Е (и) 535453ИЗОБРЕТЕНИЯ Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических РеспубликГасударственный комитет Совета Министров СССРпо делам изобретенийи открытий 535.854 (088,8) 3 5.11,76. Бю Опублик етень18,11.7 ата опубликования описа(54) СКАНИ ИЙ ИНТЕРфЕРОМЕТ Изобретение относится к областиоптического приборостроения, в частности к интерференционным приборам, предназначенным для сканирования спектра при спектральном анализе оптического излучения; его можно Б использовать в качестве сканирующего интерферометра фабри-Перо и в Фурье-спектрометрах.Известные сканирующие интерферометры, содержащие неподвижное зеркало и подвиж о ное зеркало, связанное с приводом, осуществляют сканирование перемещением подвижного зеркала под действием привода с пьезокерамическим двигателем 1).Такие сканирующие интерферометры имеют 1 Ы невысокие скорости сканирования и малые перемещения подвижного зеркала.Известный сканирующий интер ферометр 2), являющийся прототипом предлагаемого, содержит одно неподвижное зеркало и второе 20 зеркало, связанное со средством для его периодического перемещения (приводом), неподвижную и подвижную трубы, соединенные кольцевыми мембранами, причем подвижное зеркало установлено на подвижной трубе, 25 которая соединена с приводом, Скорость подвижного зеркала такого,интерферометра изменяется в широких пределах и перемещается оно на значительные расстояния.Недостатком этого интерферометра являет- З 0 ся высокая чувствительность к вибрационным помехам.Цель изобретения - повышение устойчивости к вибрационным помехам.Это достигается тем, что в предлагаемый интерферометр введены упругий гофрированный цилиндр с продольными гофрами, соединенный на концах с двумя фланцами, к одному из которых прикреплено зеркало интерферометра, причем фланец с зеркалом связан со средством перемещения, а другой фланец жестко закреплен.На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого интерферометра; на фиг.2 векторы сил и моментов, действующих на подвижное зеркало интерферометра.В сканирующем интерферометре неподвижное зеркало 1 расположено параллельно подвижному зеркалу 2, которое установлено на подвижном фланце 3 упругого гофрированного цилиндра 4 с продольными гофрами, имеющего на противоположном конце неподвижный фланец 5, а подвижный фланец соединен с приводом 6 подвижного зеркала.Гофрированный цилиндр изготавливают из полосы фольги толщиной в десятые и сотые доли миллиметра. Полоса фольги гофрируется направленными вдоль основания гофрами и крайние гофры скрепляются сваркой или пайкой, образуя цилиндр. К торцам цилиндра45 50 55 60 припаивают фланцы. Материалом фольги может служить латунь, фосфористая бронза или берилиевая бронза, обладающие высокими упругими свойствами. Гофрированный цилиндр допускает закручивание одного фланца относительно другого на угол в несколько десятков градусов. Величина угла зависит от толщины фольги и от числа гофров. Окрученный цилиндр имеет форму однополосного гиперболоида, прямолинейными образующими которого являются гофры. Гофры остаются прямолинейными в пределах упругой деформации. При этом диаметр средней части цилиндра изменяется за счет большой деформации средней части гофра в поперечном сечении. Все гофры деформируются одинаково. Изменение диаметра цилиндра сопровождается изменением длины цилиндра и при закреплении одного из фланцев обеспечивается аксиальное перемещение другого.Сканирующий интерферометр работает следующим образом.Оптическое излучение, попавшее в интерферометр, испытывает многократное отражение между неподвижным зеркалом 1 и подвижным зеркалом 2, возвратно-поступательное перемещение которого приводит к изменению разности хода составляющих излучения. Будучи установленным на подвижном фланце 3 упругого гофрированного цилиндра 4 зеркало 2 перемещается под воздействием привода 6 (например, линейного электромагнитного привода). Поступательное движение подвижного фланца 3 возникает при преобразовании его вращательного движения за счет скручивания упругого гофрированного цилиндра 4 относительно его конца, имеющего неподвижный фланец 5. Возвратное перемещение подвижного фланца 3 с зеркалом 2 осуществляется либо изменением направления действия исполнительного механизма привода 6, либо под действием упругой реакции гофрированного цилиндра 4 при прекращении на это время действия привода 6. Перемещение от линейного привода можно передавать гибкой связью при помощи тросика, одним концом закрепленного на наружной поверхности подвижного фланца, а другим - на исполнительном органе привода,Вредным воздействием вибрационных помех на подвижное зеркало интерферометра, приводящим к снижению точности измерений, является смещение подвижного зеркала под их действием, главным образом, аксиальное. Выигрыш в виброустойчивости одного типа интерферометра по сравнению с другим типом имеет место в том случае, когда при равных воздействиях Р и д смещение от воздействия д меньше (фиг. 2). Такой выигрыш характерен для предлагаемого сканирующего интерферометра по сравнению с прототипом. Виб 5 10 15 20 25 Зо 35 40 рационная помеха, действующая на подвижный флапец гофрированного цилиндра по другому направлению, кроме аксиального, не вызывает аксиальных смещений. Например, вибрация О (фиг. 2) стремится переместить подвижный фланец в радиальном направлении, а создаваемые ею крутящие моменты д г, которые приводили бы к аксиальному смещению, имеют противоположное направление и взаимно компенсируются. Причем вследствие цилиндрической формы гофрированного цилиндра радиальное смещение у предлагаемого интерферометра также меньше, чем аналогичное смещение у прототипа при равных площадях сечения. Аксиальная вибрация д раскладывается на составляющие по двум направлениям: радиальному - р= =с 11 ду и вдоль гофра - 1. Составляющая является сжимающей силой и не может привести к заметным аксиальным сдвигам, вследствие большой величины сопротивления сжатию и устойчивости металлического гофрированного цилиндра. Аксиальное перемещение вызывает составляющая р, которая образует крутящий момент т=р г, действующий в одном направлении с полезным моментом М=Р г. Следовательно, при действии на сравниваемые интерферометры полезной силы Р и вибрации д аксиальное перемещение вызывают: у прототипа - Р и д, а в случае предлагаемого интерферометра - Р и р=д 1 д, т, е. во втором случае смещение в аиду раз меньше, так как для малых перемещений у 45, т. е.1 д 1, Например, для перемещений порядка 0,1 мм (параметр сканирующих интерферометров Фабри-Перо) достаточно повернуть подвижный фланец гофрированного цилиндра реальных размеров примерно на 3, т, е. 1 д= =0,05. Поэтому виброустойчивость предлагаемого интерферометра более, чем на порядок, выше, чем у прототипа и тем выше, чем меньше перемещение. Формул а изобретенияСканирующий интерферометр, содержащий одно неподвижное зеркало и второе зеркало, связанное со средством для его периодического перемещения, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения устойчивости к вибрационным помехам, он содержит упругий гофрированный цилиндр с продольными гофрами, соединенный наконцах с двумя фланцами, к одному из которых прикреплено зеркало интерферометра, причем фланец с зеркалом связан со средством перемещения, а другой фланец жестко закреплен.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Приборы для научных исследований, 1966 г11, стр, 191.2. ПТЭ, 1967,4, стр. 235 (прототип),Подписно Изд. Хв 1766 Тираж 864 Государственного комитета Совета Министров по делам изобретений и открытий 3035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5