一种带舱外微调机构的真空光学实验系统技术方案

本发明专利技术一种带舱外微调机构的真空光学实验系统具有：抽气装置的第一支撑架、真空舱的第二支撑架置于隔振平台垂直面对应的位置，第一支撑架上端放置抽气装置；第二支撑架上端放置真空舱；隔振平台置于每个空气弹簧上；每个空气弹簧的下端面置于地面上；垫块、舱外调节装置位于隔振平台上；光源、紫外单色仪位于在对应的垫块上；每个真空泵的吸气口与抽气装置、真空管、真空舱对应的抽气口连接；光源、抽气装置、紫外单色仪、连接器件及真空舱的连接口与对应真空管的端口连接；舱外调节装置的舱外连接部连接在隔振平台上；舱内连接部的连接端与真空舱通过波纹管连接，被测光学结构与舱内连接部连接，在真空舱外调节被测光学结构在真空舱内移动。

【技术实现步骤摘要】
一种带舱外微调机构的真空光学实验系统
本专利技术属于光学实验和光学检测
，涉及一种带舱外微调机构的真空光学实验系统。
技术介绍
光学系统在工作或光学检测时，由于光线传播能力或气流影响敏感等原因下，需要在真空环境里进行工作或实验。一般情况下，光学系统中的光学元件的相对位置关系要求严格，精度要求高，装调过程和装调结果非常关键。然而真空系统的腔体给装调带来了麻烦，真空形成前后，光学结构的力学环境发生变化，光学元件如果不能继续保持原有的相对位置关系，光学系统就可能无法工作，光学检测可能无法进行。现有的技术真空紫外相关实验等，一般采用真空舱内放置位移调整机构。在打开真空舱门，还未形成真空环境时，光学系统进行初调，关闭舱门形成真空后，如果发生相对位置的变化，就通过舱内位移调整机构将其调回原来位置。但真空舱内的位移调整机构，由于要考虑真空兼容性，如放气必须很小，材料要求高，还必须采用特殊的润滑方式，从而导致成本很高；调整运动采用真空电机，其存在的发热现象导致的热涨冷缩现象，影响光学件的位置精度；另外，即使像真空舱舱门开闭引起的系统重心变化，也会影响光学件的位置关系，导致光路变化。现有的舱外调整机构，通过一个波纹管将一根棒伸入真空舱。虽然能够在舱外进行一些调整，但在真空形成过程中，由于大气压力的变化，将产生微小的形变。另外其承载力也比较小。过去在真空系统设计时，光学元件与真空舱刚性连接，舱门开闭的形状变化、真空形成前后的气压变化，使得真空舱发生形变，易于对光学元件的位置产生影响。或者即使用单个的柔性波纹管，气压变化仍然影响光学件所连接结构的受力，产生形变。如果不把光学元件统一地刚性固定在同一个刚体上，它们之间的位置关系难以固定，如较细长的光路一般设计到真空管道中，而真空管道之间在用波纹管对接时，真空形成前后的压力差，会导致长度变化。如果光学元件固定在真空系统上，光学元件间的位置关系就会发生变化。如何将众多的光学元件在真空环境下将结构基础稳定地统一，是一件相对困难的事情。光学系统在精密度较高时，环境振动引起的微小形变也将影响其正常工作。通常使用的真空泵振动较大，而振动小的真空泵在选择时在应用上受限制。如等离子泵虽然没有振动，但抽速较小、有饱和现象。将真空系统与光学系统一起隔振时，由于真空罐的重量较大，对隔振的要求将提高，真空罐门的开关引起的重心变化，对光学基础产生着一定影响。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术目的是通过将光学元件与真空舱之间实现柔性连接，力图解决现有技术存在的：(1)光学系统在真空环境中的单独隔振问题；(2)光学结构在真空形成前后，相对位置易受影响问题；(3)光学结构在真空舱门开闭前后，相对位置易受影响问题；(4)调整机构成本高问题；(5)系统同时考虑了和过去光学与真空舱刚性连接设备的兼容性。为了解决现有技术的问题，本专利技术提供一种带舱外微调机构的真空光学实验系统。(二)技术方案为解决上述问题，本专利技术提供的一种带舱外微调机构的真空光学实验系统包括：光源、抽气装置、紫外单色仪、连接器件、多支真空管、真空舱、舱外调节装置、多台真空泵、隔振平台、多只空气弹簧、两个垫块；其中：光源具有一连接口；抽气装置具有抽气口和第一支撑架；真空舱的侧壁上具有连接口、抽气口和第二支撑架；抽气装置、紫外单色仪和连接器件的两端都含有连接口；真空管具有端口和抽气口；第一支撑架放置于靠近隔振平台的垂直面的位置，且第一支撑架与隔振平台的垂直面平行；第一支撑架的上端放置抽气装置，第一支撑架的下端放置于地面上并垂直于地面；第二支撑架放置于靠近隔振平台的垂直面的位置，且第二支撑架与隔振平台的垂直面平行；第二支撑架的上端放置真空舱，第二支撑架的下端放置于地面上并垂直于地面；隔振平台的下平面置于每个空气弹簧的上端面上；每个空气弹簧的下端面置于地面上；每个垫块、舱外调节装置的下平面分别位于隔振平台的上平面对应的位置上并固定连接；光源、紫外单色仪位于在对应的垫块上并固定连接；每个真空泵的吸气口分别与抽气装置、真空管、真空舱对应的抽气口连接；光源、抽气装置、紫外单色仪、连接器件及真空舱的连接口分别与对应真空管的端口连接，用于形成细长光通路和细长光通路的真空环境；舱外调节装置包括舱外连接部和舱内连接部；舱外连接部的上表面位于隔振平台的上表面上并固定连接；舱内连接部的两个连接端与真空舱对应的内壁通过波纹管连接，被测光学结构置于舱内连接部的上表面上并固定连接，舱外调节装置用于在真空舱外调节被测光学结构，使被测光学结构在真空舱内移动。(三)有益效果本专利技术的真空光学实验系统中将所有的光学元件都固联到隔振平台，所有的抽气结构都与隔振平台通过带撑杆及成组的波纹管隔开，在形成真空前后，光学元件及其相应的基础的相对位置变化与变形较小。真空舱由于开门等重力变化对光学元件的影响较小；焊接波纹管较柔软，真空系统产生的振动对光学系统的影响较小。光学元件单独隔振，光路受外界振动影响较小。由于只需要对光学元件隔振，不必将真空系统一起隔振。降低了光学系统隔振的成本；采用舱外调节装置及舱外的平移台不需要考虑真空放气、真空润滑等，规避了真空系统放气、出油的风险，并使调整系统的成本降低；舱外的平移台可以采用手动，而不必采用电动，成本降低的同时，免除了电机发热造成的热胀冷缩影响；不需要过于考虑真空舱的结构刚度，它对光学系统没有影响，因此可以降低真空舱厚度，使真空腔体的制造成本降低；降低真空泵振动要求，真空泵振动不影响光路，这使得真空泵的选择余地变大，抽速提高，成本降低。现有技术光源、紫外单色仪的结构是光学元件与真空舱体刚性连接。为了解决光源、紫外单色仪的结构，本专利技术光源、紫外单色仪也可以采用如真空舱与其内部光学元件间非刚性连接方式，但是这需要重新研发。而本专利技术中解决光源、紫外单色仪刚性或非刚性连接两种方式之间的连接方式，本专利技术则可以不用重新研发，直接采购现成产品。如果没有连接器件，真空舱与紫外单色仪及光源的真空腔体连接的现有技术就是刚性连接或波纹管柔性连接。如果是刚性连接，真空舱的振动将传递到紫外单色仪及光源上，如果是波纹管柔性连接，抽真空时的大气压力将波纹管压短，从而会把紫外单色仪及光源向真空舱侧移动；在本专利技术中，使用连接器件，真空舱的振动被连接器件隔断，且不会发生紫外单色仪及光源被大气压力移动位置。现有技术中，真空泵与光源或紫外干涉仪刚性连接或通过一个波纹管柔性连接。抽气时，如采用刚性连接，气泵如有振动，将直接经光源或紫外干涉仪的真空腔体传递到内部的光学元件上，影响光路；如果采用单个波纹管的柔性连接，则波纹管在大气压力下被压缩，而导致整个隔振台的移动。而本专利技术中抽气装置在抽气时，真空泵的振动被波纹管隔断，产生的大气压力被撑杆承受，光源与自外单色仪间的距离不会因气压降低而变化，因此抽真空过程中隔除真空泵振动的同时，不会对光源、紫外单色仪及真空舱内光学元件造成位置和变形的影响。在不受振动、变形、位置影响的情况下，可以有效提高光学实验的精度，减少光学装校调整工作量，保证光学实验顺利进行。附图说明图1是本专利技术实验系统的一个典型示例的结构示意图；图2a和图2b是抽气装置的结构示意图；图3是本专利技术舱外调整装置与真空舱内光学元件连接方式示意图；图4a是连接器件的结构图的主视图剖视；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带舱外微调机构的真空光学实验系统，其特征在于包括：光源、抽气装置、紫外单色仪、连接器件、多支真空管、真空舱、舱外调节装置、多台真空泵、隔振平台、多只空气弹簧、两个垫块；其中：光源具有一连接口；抽气装置具有抽气口和第一支撑架；真空舱的侧壁上具有连接口、抽气口和第二支撑架；抽气装置、紫外单色仪和连接器件的两端都含有连接口；真空管具有端口和抽气口；第一支撑架放置于靠近隔振平台的垂直面的位置，且第一支撑架与隔振平台的垂直面平行；第一支撑架的上端放置抽气装置，第一支撑架的下端放置于地面上并垂直于地面；第二支撑架放置于靠近隔振平台的垂直面的位置，且第二支撑架与隔振平台的垂直面平行；第二支撑架的上端放置真空舱，第二支撑架的下端放置于地面上并垂直于地面；隔振平台的下平面置于每个空气弹簧的上端面上；每个空气弹簧的下端面置于地面上；每个垫块、舱外调节装置的下平面分别位于隔振平台的上平面对应的位置上并固定连接；光源、紫外单色仪位于在对应的垫块上并固定连接；每个真空泵的吸气口分别与抽气装置、真空管、真空舱对应的抽气口连接；光源、抽气装置、紫外单色仪、连接器件及真空舱的连接口分别与对应真空管的端口连接，用于形成细长光通路和细长光通路的真空环境；舱外调节装置包括舱外连接部和舱内连接部；舱外连接部的上表面位于隔振平台的上表面上并固定连接；舱内连接部的两个连接端与真空舱对应的内壁通过波纹管连接，被测光学结构置于舱内连接部的上表面上并固定连接，舱外调节装置用于在真空舱外调节被测光学结构，使被测光学结构在真空舱内移动。...

【技术特征摘要】
1.一种带舱外微调机构的真空光学实验系统，其特征在于，包括：光源、抽气装置、紫外单色仪、连接器件、多支真空管、真空舱、舱外调节装置、多台真空泵、隔振平台、多只空气弹簧、两个垫块；其中：隔振平台上具有多个通孔或者没有通孔；光源具有一连接口；抽气装置具有抽气口和第一支撑架；真空舱的侧壁上具有连接口、抽气口和第二支撑架；抽气装置、紫外单色仪和连接器件的两端都含有连接口；真空管具有端口和抽气口；第一支撑架放置于靠近隔振平台的垂直面的位置，且第一支撑架与隔振平台的垂直面平行，或者在隔振平台上具有多个通孔的情况下第一支撑架位于隔振平台上对应的通孔中；第一支撑架的上端放置抽气装置，第一支撑架的下端放置于地面上并垂直于地面；第二支撑架放置于靠近隔振平台的垂直面的位置，且第二支撑架与隔振平台的垂直面平行，或者在隔振平台上具有多个通孔的情况下第二支撑架位于隔振平台上对应的通孔中；第二支撑架的上端放置真空舱，第二支撑架的下端放置于地面上并垂直于地面；隔振平台的下平面置于每个空气弹簧的上端面上；每个空气弹簧的下端面置于地面上；每个垫块、舱外调节装置的下平面分别位于隔振平台的上平面对应的位置上并固定连接；光源、紫外单色仪位于对应的垫块上并固定连接；每个真空泵的吸气口分别与抽气装置、真空管、真空舱对应的抽气口连接；光源、抽气装置、紫外单色仪、连接器件及真空舱的连接口分别与对应真空管的端口连接，用于形成细长光通路和细长光通路的真空环境；舱外调节装置包括舱外连接部和舱内连接部；舱外连接部位于隔振平台上并固定连接；舱内连接部的两个连接端与真空舱对应的内壁通过波纹管连接，被测光学结构置于舱内连接部的上表面上并固定连接，舱外调节装置用于在真空舱外调节被测光学结构，使被测光学结构在真空舱内移动。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述抽气装置包括：两个法兰、六对螺母、两个波纹管、三个连接杆、三个固定孔、真空管道、抽真空管道、第一支撑架、卡箍、连接孔、通气孔，其中：通气孔设于每个法兰中心的位置，在每个法兰上对称分布多个连接孔和三个固定孔，多个连接孔设于三个固定孔和一通气孔之间；真空管道的外壁穿设于第一支撑架的卡箍中；抽真空管道位于真空管道的一抽气口和真空泵的吸气口之间并固定连接；每个波纹管的两端位于法兰对应的通气孔和真空管道的一端之间并固定连接；每个法兰的两面位于每对螺母之间，每个法兰的每个固定孔、内侧螺母、外侧螺母分别与对应的连接杆的两端具有螺纹固定连接成一体；调整三个连接杆上的每对螺母，控制两个法兰之间的距离，将两个法兰与两个波纹管、真空管道、抽真空管道、第一支撑架形成一体结构。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭永卫，
申请(专利权)人：中国科学院国家天文台，
类型：发明
国别省市：北京;11