[发明专利]旋转式倍光程干涉仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种干涉仪，一种应用于傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)的旋转式倍光程干涉仪，也可用于傅立叶变换光谱仪。

背景技术

干涉仪是傅立叶变换红外光谱仪的核心部件，它相当于传统光谱仪的扫描机构，它通过控制动镜扫描，得到全波段光谱干涉图，对干涉图进行傅立叶变换就可得到样品的红外光谱。

为了获得理想的光谱图，必须要求干涉图有较高的分辨率，这就需要对动镜在行走过程中的横向位移和角度偏移都有严格的要求。傅立叶变换红外光谱仪的分辨率与干涉仪的动镜运动精度密切相关，对高分辨率的FTIR而言，由于需要长光程扫描，故对导轨的要求更高。早期干涉仪一般采取气垫导轨结构，音圈电机驱动。但是这种仪器结构复杂、笨重且体积大，使用和维护都不方便，已经逐渐被淘汰。

目前市场主流干涉仪如图1所示，入射光经过分束器1分成两束光，各自经过定镜2和立体角反射镜3反射，然后叠加形成的干涉光。它一般采用精密机械导轨、角镜或猫眼镜作反射镜(动镜和定镜)的结构，这种方式可以有效克服动镜倾斜带来影响，可以稍微放宽对导轨横向精度的要求，但是对垂轴方向的横移偏差要求更加苛刻，且采用这机械导轨一般都需要使用润滑油，给光学系统的清洁环境带来一定的麻烦，采用该结构的FTIR分辨率不易做到很高。

发明内容

针对现有干涉仪结构的不足，本发明的目的是提供一种旋转式倍光程干涉仪，可以在旋转体的带动下形成倍光程的效果，同时由于采用了立体角镜作为反射镜，也提高了反射光路的精确度，起到了准直光路的作用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种旋转式倍光程干涉仪，该干涉仪包括有位于整个光路下方一侧的分束器和补偿板的复合结构，还包括有位于整个光路上方一侧的通管，其中：在所述分束器和补偿板复合结构的两侧呈45度角的水平和竖直两个方向上分别设有平面反射镜，与所述平面反射镜相对应的方向上分别设有立体角反射镜，二立体角反射镜分别通过第一旋转轴承连接连杆，两连杆之交点通过第二旋转轴承连接有旋转罗盘，转动旋转罗盘通过连杆带动水平方向上的一立体角反射镜在所述通管内进行水平直线的运动，转动旋转罗盘通过连杆带动竖直方向上的另一立体角反射镜在通管内进行竖直方向的运动。

本发明的效果是该干涉仪借助与旋转罗盘360度转动的运动方式及立体角镜本身固有的光路准直效果，起到了倍增有效光程且达到自准直效果的双重功效，该结构所产生的光程差为传统迈克尔逊干涉光程差的两倍，相应FTIR的分辨率可由原来的1.5cm^-1精确到0.5cm^-1-0.6cm^-1左右，同时由于使用了立体角镜，利于其固有的自准直光路作用，即便连杆在运动过程中产生了偏移，也不影响光路的准直效果，目前普遍使用的导轨在0-18毫米范围内需要精度误差为3-6微米，使用本干涉仪结构后允许的误差范围可扩大15-20微米，从而降低了对导轨的精度要求。实现了成本与效益的双赢结合。

附图说明

图1为传统干涉仪原理图；

图2为本发明的旋转式倍光程干涉仪原理图；

图3为本发明的干涉仪在零度转角时的结构；

图4为本发明的干涉仪在90度转角时的结构；

图5为本发明的干涉仪在180度转角时的结构；

图6为本发明的干涉仪在270度转角时的结构。

图中：

1、分束器和补偿板的复合结构    2、平面反射镜    3、立体角反射镜

4、第一旋转轴承    5、连杆    6、第二旋转轴承

7、旋转罗盘            8、通管

具体实施方式

结合附图对本发明的旋转式倍光程干涉仪的结构加以说明。