|
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.
|