Сделай Сам Свою Работу на 5

Расчёт максимального угла поворота призмы и её размеров





Угол поворота призмы равен:

3,12 ̊

 

Размеры призмы выбираются с учётом светового диаметра падающего на неё пучка лучей , припусков для крепления призмы , и угла падения пучка лучей максимальной длины волны на грань , т.е.

(1.20)

α = b = c = 61,2024 мм

 

 

Определение положения главных плоскостей объектива

Объектив:

= 100 мм

= 59,04 мм

= -42,33 мм

= -146,25 мм

=5,7 мм

=1,9 мм

=1,6725

=1,5163

2W = 10º

Путём просчёта нулевых лучей определим положение главных плоскостей пересчитанного объектива относительно передней и задней поверхностей, используя формулы:

 

Т.к. углы малы, то:

 

Рассчитаем прямой ход луча:

=0 рад

=6,25 мм

=1

=1,5181

=1,5163

=1

 

 

=0,036 рад

=6,0445 мм

=0,0193 рад

=6,0078 мм

 

=0,06рад

 

=

=104,2073 мм

=100,1689 мм

=

= -4,0384 мм

 

Считая, что оптические силы линз останутся прежними, пустим луч из переднего фокуса объектива, считая, что луч выйдет из него на высоте =12,18 мм и под углом =0 рад. Рассчитаем обратный ход луча:

Т.к. углы малы, то

 

=0 рад

=6,25 мм

 

=0,0361 рад

=6,1815 мм

=0,0247 рад

=6,0405 мм

 

=0,0623рад

 



=

= -100,321 мм

= -96,958 мм

=

= 3,363 мм

 

Мы определили положение передней и задней главных плоскостей объектива относительно его передней и задней рабочих поверхностей.

Кинематический расчёт

 

Расчет системы поворота призмы

Поворот призмы осуществляется качанием юстировочного столика, на котором она закреплена, относительно точки с помощью юстировочного винта.

Рисунок 2.1 – Юстировочный столик

Максимальное значение плеча силы , создаваемой поступательным движением юстировочного винта и обеспечивающей поворот призмы на угол составит:

(2.1)

= 0,5 61,2024 мм /cos(3,12°)=30,5826мм

Линейное перемещение юстировочного винта определяется из формулы:

, (2.2)

где -max линейное перемещение юстировочного винта;

- длина юстировочного столика, равная основанию призмы;

Для обеспечения поворота призмы, закреплённой на юстировочном столике, можно применить винтовой механизм, преобразующий вращательное движение в поступательное.

, (2.3)

где -перемещение винта;

-шаг резьбы;



-угол поворота винта (рад);

Так как длина хода винта равна линейному смещению юстировочного столика относительно оси , то будет справедливо выражение:

(2.4)

Следовательно:

(2.5)

 

= 0,5 61,2024мм ∙cos(3,12°)tg(3,12°)= 1,665 мм

 

(2.6)

= 26,8071рад

Определение параметров отсчётного барабана

Для определения параметров отсчётного барабана ( , , ) необходимо знать разрешение спектрального прибора.

Наименьшее расстояние между спектральными линиями , разрешаемое монохроматором должно соответствовать удвоенной минимальной ширине щели .

, (2.7)

где -минимальный угол поворота призмы;

Тогда

(2.8)


 

Минимальный угол поворота отсчётного барабана.

(2.9)

 

min = 0,0355рад

Зная минимальный угол поворота отсчётного барабана, определяю количество делений на барабане:

(2.10)

= 201,0923

Выбираю =200

Так как количество делений изменено, то необходимо уточнить величину минимального угла поворота барабана и :

Соответственно минимальный угол поворота барабана равен:

(2.11)

 

 

min= 0,0314рад

Цена деления отсчётного барабана, равная min линейному перемещению винта, будет равна:

, (2.12)

где - шаг резьбы;

Отсюда значение плеча будет равно:

(2.13)

 

 

Соответственно:

(2.14)

= 27,079мм ∙ 0,054 = 1,476мм

 

Расстояние между делениями выбираю равным 0,5 мм. Диаметр барабана равен соответственно:

, (2.15)

где -расстояние между делениями;

-диаметр барабана;

= 31,847мм

Рекомендуются следующее соотношение длины винта к его среднему диаметру:

Расчет калибровочного графика

Рассчитаем зависимость длины хода юстировочного винта от длины волны излучения для калибровочного графика:



[мкм]

Спектр излучения ртутной лампы:

404,7 нм

435,8 нм

546,7 нм

577 нм

 

Показатели преломления призмы на этих длинах волн:

=1.8061

=1.7913

=1,7617

=1,7567

Углы выхода лучей из призмы:

=64,5619º

=63,592º

=61,7451º

=61,4439º

Выбрав как исходную длину волны, найдем углы, на которые необходимо повернуть призму для настройки монохроматора на нужную длину волны:

0,9699º

2,8168º

3,1179º

Найдём перемещение юстировочного винта, необходимое для настройки на данные длины волн:

0,458 мм

1,3324 мм

1,4751 мм

Найдём число делений на которые необходимо повернуть барабан микрометрического винта для настройки на данные длины волн:

, (3.1)

где: - цена деления отсчётного барабана;

367

1066

1180

 

Конструкторский раздел

Корпус призменного монохроматора состоит из 5 единиц. Корпус 1 ртутной лампы ДРС- 50 7, корпус 2 конденсора, корпус 3 крепления входной щели и объектива, к корпусу 4 крепится устройство поворота призмы и микрометрический винт 6,четырьмя винтами 33. В данном призменном монохроматоре в качестве источника излучении линейчатого спектра используется ртутная дуговая спектральная лампа ДРС-50 7. Для ее крепления предусмотрена отдельная часть корпуса. Разъемный корпус обеспечивает легкий способ монтажа. В корпусе 1 предусмотрены отверстия для надежного крепления лампы. Важно не допустить прикосновения контактов с корпусом 1 ртутной лампы ДРС- 50 7. Крепление ртутной лампы включает в себя 8 шайб 32, планка крепления лампы 2 штуки позиция 10, 3 лепестка позиция 23, гайки 3 штуки позиция 34, а так же 2 винта М 3 для крепления лампы к корпусу. На верхнюю часть колбы одевается шайба 32 с диаметром отверстия 8 мм, после на шайбу надеваем планку крепления лампы 10 и сверху также надеваем шайбу. На шайбу надевается лепесток 23 ,и всю конструкцию крепления затягиваем гайкой 34 с шайбой 32. Лампа симметрична. Гайки и шайбы выполнены из стали.

Конденсор 8 –это линза, служащая для отклонения к оси пучков лучей, идущих от источника света (ртутная лампа ДРС-50 7) , она устанавливается в оправу 9,которая вкручивается в корпус 2.Диаметр резьбы оправы 67мм с шагом 1 мм. Для предотвращения самовывинчивания или перекосов оправа также фиксируется стопорным винтом 29. Конденсор закрепляется завальцовкой ,так как его диаметр сравнительно мал.

Конструкция крепления входной щели и объектива.

В корпус 3 в форме трубы вставляется оправа 11 диаметром 76 с шагом 1 мм для расположения в ней входной щели 13 и оправа 14 с диаметром 50 с шагом 1 мм для расположения объектива 15. Входная щель затягивается резьбовым кольцом 12 с диаметром 37 мм и шагом резьбы 1 мм. Резьбовое кольцо как метод закрепления, так как диаметр входной щели превышает 10 мм. Ширина резьбового кольца составляет 2 мм. Оправы входной щели и объектива имеют внешнюю резьбу,с помощью которой они навинчиваются на концы коллиматорных труб.Вращая оправы в ту или иную сторону, можно приближать объектив к щели или удалять от них.

Конструкция крепления призмы.

Призма 19 является основным элементом диспергирующего устройства в призменном монохроматоре. Она разлагает сложное излучение на монохроматические составляющие. Для выделения из всего спектра достаточно узкие спектральные участки призма должна совершать поворот вокруг совей оси. Призма крепится к юстировочному столику с помощью 4 лапок 20, которые крепятся к столику с помощью винтов 28 . Для этого юстировочный столик 18 снабжен механизмом поворота. В него входит микрометрический винт 6 и 2 пружины. В движение столик приводится поступательным движением микрометрического винта 6. Толкатель винта который упирается в край юстировочного столика и создает давление на него. Он крепится к корпусу 4 2 винтами 33. Барабан жестко связан с винтом .Поворот барабана приводит к повороту винта и как следствие поступательному движению толкателя. Возвратное движение призмы осуществляется 3 пружинами 17,которые притягивают призму к стенке корпуса 4.

Юстировочный столик опирается на треугольное основание, которое крепится к корпусу 4 2 винтами 33 . Контакт основания и столика осуществляется по линии.

Крепление выходной щели 13 и объектива 15 аналогично креплению входной щели и объектива.

Порядок сборки призменного монохроматора.

Сначала закрепляется лампа 7 в корпусе 1 ,затем закрепляется конденсор 8 в корпусе 2 и крепится винтами 28 к корпусу 1. Следом входная щель и объектив крепится в корпусе 3 и ввинчивается в корпус 2,заодно закрепляясь винтами. Корпус 3 также вкручивается и закрепляется в корпус 4,в котором закреплено диспергирующее устройство. Далее аналогично ввинчивается и крепится корпус 5 к корпусу 4. Все оправы стопорятся винтами.

 

Список использованной литературы:

 

1. “Справочник конструктора оптико-механических приборов”. М.Я. Кругер, В.А. Панов, В.В. Кулагин и др. Машиностроение, 1967г.

2. “Оптико-механические приборы”. Кулагин С.В., Гоменюк А.С. Машиностроение, 1984 г.

3. “Спектральные приборы”. Тарасов К.И. Машиностроение, 1968 г.

4. “Проектирование оптико-электронных приборов.” Павлюсов Ю.Б., Солдатов В.П., Якушенков Ю.Г. Машиностроение, 1990 г.

5. “Оптика спектральных приборов.” Пейсаксол И.В. Машиностроение, 1970 г.

 

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.