[发明专利]干涉仪促动器

说明书

技术领域

本发明涉及用于生成电磁信息的干涉的方法和系统，例如如通常在干涉仪中生成干涉。

背景技术

近年来，干涉分光光度计成为了分光光度法研究的首选工具。干涉现象在很久以前就为人们所知，早在1891年，迈克尔逊设计出了光学干涉仪(A.A.迈克尔逊，《哲学科学》(5)，31，256，1891)。在此后的许多仪器中，已经证明了干涉测量的方法的好处，例如在光谱分析(如远红外线、中红外线、近红外线、拉曼光谱和核磁共振)领域。这些仪器充分利用了现代科技的机械、电子和软件功能。

尖端的仪器中仍然存在一个缺点，尤其是在使用活动件作为生成干涉的装置(如光学干涉仪中的镜片)中，这个缺点就是相对于环境(如移动、冲击和震动)对此类干涉仪的机械稳定性的限制。使用的方法和系统的性质允许外部机械力(机械力的大小类似在通常在办公室、实验室或生产环境中遇到的力的大小)影响干涉生成装置的位置。尽管这种位置改变在大多数方面来说是微小的，如几nm(纳米)，但位置改变的影响通常有损仪器的性能，甚至使得仪器在这种条件下无法运行。举例来说，这种情况就是几乎不可能使测量的信号与调制度(例如干涉位置)相互联系的情况。为了使仪器在这种环境下运行，使用了一些实现方法，这些实现方法的范围从通过干涉仪或仪器本身的稳定处理对干涉仪的不同元件进行机械稳定处理到将仪器从位置完全移开并通过远程手段使来自仪器的样本和/或信号与样本接触。

一般而言，通常当在实地(例如实验室环境以外)操作干涉仪时，难以创造使得能够操作干涉仪的条件，并且很少有这样的实际布置。举例来说，在移动的交通工具(如汽车、船舶或飞机)中难以操作干涉仪。同样地，难以实现手持的操作干涉仪。在一些情况下，震动稳定措施甚至进一步加剧了这些困难，这是由于震动稳定措施增加了仪器的重量和/或尺寸。

用于生成干涉的可动装置(如迈克尔逊干涉仪的可动镜片)必须以极高的精密度和准确度移动以使传统干涉仪正常运转。通常仅1或数纳米大小的预定位置或对齐的微小偏差(例如倾斜)能够对作为结果产生的干涉产生极大影响。显然，许多机械结构缺乏不体现即使在小或中等大小的力下的这种位移(例如由于环境噪声或实验室门的关闭而观察到的)所需的稳定性。当然，设计可动装置以使其能够承受这种力是一种合乎逻辑的结果，但在实际应用中，已经证明这样做很难，这是由于结构的这种强度和硬度必须与用于移动可动装置的力相适应，以促进移动。因此，结构通常成为用于支撑其的力和用于使其移动的力的折衷方案。

已经成功地作为解决此问题的方案的设计通常不使用可动装置，例如相对于使用单个探测器来记录在时间上不稳定的干涉，通过不使用可动装置生成由空间排布的传感器阵列探测到的稳定的干涉。其他设计通过旋转而不是平移实现“移动”(例如迈克尔逊干涉仪的光程差)，提高抗线性干涉而不提高耐旋转或耐径向移动的设计难以提供简单且紧凑的系统。

为了进一步提升移动的稳定性，既为了抵消环境影响，也为了补偿机械缺陷，在干涉测量的一些实施方式中，除了主要装置或驱动装置，还包括用于移动的次要装置。次要装置的功能是促进短距离上的快速移动，并由此在主要移动装置的移动中矫正缺陷。这种次要移动装置旨在提供精调，需要所述精调来提升由主要移动装置执行的移动和/或校准。US 4,480,914和US5,883,712给出了这样的实现的两个实例。由于这种次要矫正装置旨在调整由主要装置所导致的位置，因此使用允许快速移动(例如由压电材料所引起的)的装置常常是首选特点。包括这种次要调整装置的干涉仪常见的问题是：当这种系统通常提供对慢性干扰的良好补偿时，但却不充分地补偿或根本不补偿诸如某些频率的冲击或震动的干扰。

发明内容

使用本发明的若干实施方式，意外地发现可能设计、构建并操作使用用于干涉仪的可动装置的移动的干涉仪促动器的干涉仪，干涉仪促动器例如线性促动器或弯曲元件促动器，即使是在可动装置相对干涉仪的提示物的移动很长的距离的情况下，也获得了可动装置的对齐和位置的优良性能。本发明的若干高度优选的实施方式包括用于可动装置的移动的促动器装置，许多这样的优选实施方式使用所述促动器装置用于激励和控制可动装置。

相应地，本发明的一个方面涉及用于干涉仪的至少一个可动装置相对于干涉仪主体的移动的方法，包括：

-布置至少两个干涉仪促动器，其中所述至少两个干涉仪促动器能够被独立地操作，从而使得至少两个促动器能够移动干涉仪的至少一个可动装置；

-激励至少两个干涉仪促动器中的至少一个，从而移动干涉仪的至少一个可动装置。