ПОВОРОТНЫЙ МЕХАНИЗМ ДЛЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Полезная модель относится к области оптического приборостроения и, в частности, к устройствам, обеспечивающим перестройку спектральных приборов по длинам волн. В связи с широким распространением спектрофотометрических методик в аналитической практике эта полезная модель найдет применение при рутинных анализах и научных исследованиях в области химии, биологии, экологии и медицины, а также в заводских лабораториях нефтехимических предприятий и станций экологического контроля.
В практике аналитического приборостроения для перестройки спектрального прибора по длинам волн, как правило, используется диспергирующий элемент (дифракционная решетка или призма) или иной оптический элемент с механическим поворотным устройством для развертки спектра излучения по длине волны. Для калибровки таких приборов, как правило, используется один или несколько реперных датчиков, распределенных по используемому диапазону углов поворота. При необходимости точной перестройки по углу в качестве механизма вращения в спектральных приборах чаще всего используется синусный механизм или червячная передача. Недостатки синусного механизма хорошо известны. Это и необходимость смазки, и нестойкость к минимальному загрязнению, и изнашиваемость механических частей, что ведет со временем к изменению систематической ошибки.
Ближайшим из известных устройств вращения (прототип) является устройство вращения решетки в сканирующем монохроматоре патент US 5.096.295 [1], в котором шаговый двигатель, работающий в микрошаговом режиме, посредством червячной передачи управляет вращением дифракционной решеткой.
Другим устройством близким к предлагаемой полезной модели является устройство вращения в монохроматорах серии МДР, например МДР-204 [2] в котором мотор, работающий в микрошаговом режиме, через червячную передачу управляет вращением дифракционной решетки.
Общими недостатками этих систем являются систематические ошибки, связанные с неточностью изготовления механических частей, а также износ прецизионной механической поворотной системы, что приводит к постоянному снижению точности анализа в процессе эксплуатации спектрального прибора из-за плохой воспроизводимости установки на требуемую длину волны и связанной с этим необходимости замены механической поворотной системы, а также возможные сбои, связанные с просчетами шагового двигателя, что приводит к потере информации в данном измерении, а также требует перед каждым измерением проводить калибровку, что бывает недопустимо на производстве, где по результатам анализа корректируется производственный процесс в режиме реального времени (например, в металлургии). Калибровка таких систем, как правило, осуществляется по спектральному источнику с известным линейчатым
спектром. При этом во всем спектральном интервале между известными спектральными линиями приходится доверять правильности срабатывания шагового двигателя.
Предложенная полезная модель решает задачу увеличения точности и надежности спектральных анализов путем использования датчика угла поворота, закрепленного на неподвижном основании, связанного с осью вращения системы. Использование пружинного ленточного редуктора позволяет демпфировать ударно-вибрационное воздействие электромагнитного привода на оптические элементы, расположенные на поворотной площадке.
На фиг.1 приведена конструктивная схема предложенного поворотного механизма. Предлагаемый поворотный механизм состоит из неподвижного основания 1, поворотной площадки 2, цилиндрического сектора 3, соосного с осью вращения системы и жестко связанного с поворотной площадкой 2, электромагнитного двигателя 4, жестко закрепленного на неподвижном основании 1 и датчика угла поворота 5. Вал электромагнитного двигателя 6 жестко связан с редуктором, выполненным из стальной пружинной ленты 7, при этом лента обернута вокруг вала двигателя б и жестко связана концами с цилиндрическим сектором 3. При такой конструкции пружинная лента приобретает форму поверхности цилиндрического сектора и при любых углах поворота системы остается в натянутом состоянии смягчая ударное воздействие электромагнитного двигателя на оптические элементы. При необходимости повышенной точности установки датчика угла поворота, его ось вращения может быть связана с осью вращения системы посредством безлюфтовой муфты 8. При необходимости повышенной точности электромагнитный двигатель сопряжен с валом обёрнутого пружинной лентой посредством муфты 9, обеспечивающей требуемую точность измерения угла поворота. В этом случае вал 10, посредством которого электромагнитный двигатель передает вращение на ленточный редуктор и вал 11, совмещенный с осью вращения системы, крепятся к неподвижному основанию посредством стакана подшипников 12. Технический результат - повышение надежности и точности при повороте на заданный угол и, в частности, при выделении длины волны. Источники информации
1. Krupa R.J., Owen E.E., Shiller S.S. Scanning monochromator, US Patent No. 5.096.295, 17 March 1992
2. Монохроматор МДР-204, разработка ОАО ЛОМО г.Санкт-Петербург, Руководство пользователя.