光學(xué)平臺追求水平,首先加工的時候整個臺面是極平的。之后臺面置放與四個聯(lián)通的氣囊上,以保證臺面水平。臺面上布滿成正方形排列的工程螺紋孔,用這些孔和相應(yīng)的螺絲可以固定光學(xué)元件。這樣,當(dāng)你完成光學(xué)設(shè)備的搭建,系統(tǒng)基本不會受外來擾動而產(chǎn)生變化。即使按動臺面,它也會因為氣囊而自動回復(fù)水平。
當(dāng)今科學(xué)界的科學(xué)實驗需要越來越精密的計算和測量,因此一個能與外界環(huán)境和干擾相對隔離的設(shè)備儀器對實驗的結(jié)果測量時非常重要的。能夠固定各種光學(xué)元件以及顯微鏡成像設(shè)備等的光學(xué)平臺也成為科研實驗中必備的產(chǎn)品。光學(xué)平臺主要的一個目標(biāo)是消除平臺上任意兩個以上部件之間的相對位移。
光學(xué)平臺的測量方法
使用脈沖錘對平臺或面包板的表面施加一個已測量的外力,并將一個傳感器貼合在平臺或面包板表面對合成振動進(jìn)行測量。
探測器發(fā)出的信號通過分析儀進(jìn)行讀取,并用于產(chǎn)生頻率響應(yīng)譜(即柔量曲線)。在光學(xué)平臺的研發(fā)過程中,對平臺表面上很多點(diǎn)的柔量曲線進(jìn)行記錄;但是,平臺四個角上的柔量往往都是最大的。因此公司發(fā)布的柔量曲線和數(shù)據(jù)都是通過平傳感器在臺四個角上測得的,因此說明了最不理想情況下的數(shù)據(jù)結(jié)果。
單測數(shù)據(jù)
產(chǎn)品都需經(jīng)過獨(dú)立測試,并附帶一份單獨(dú)的測試數(shù)據(jù)報告和柔量曲線。這樣一來,就可以提供比采用單一尺寸柔量曲線表示所有產(chǎn)品特性的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)更數(shù)據(jù)。柔量曲線和數(shù)據(jù)都是通過平傳感器在臺四個角上測得的,因此說明了最不理想情況下的數(shù)據(jù)結(jié)果。
實驗室在進(jìn)行精密實驗或測量時,環(huán)境振動源的影響很容易成為一個問題。
一些實驗可能由于輕微振動的影響而無法進(jìn)行。例如,許多激光應(yīng)用需要幾微米的光束腰;如果光斑的位置對系統(tǒng)性能十分關(guān)鍵,那么幾微米振幅的振動也會造成實驗的失敗。
由于可見光的波長為次微米級,在振動存在的情況下,即使是次微米的振幅,也會造成基于干涉測量的實驗(包括全息攝影術(shù))無法進(jìn)行。
半導(dǎo)體晶片的光學(xué)/機(jī)械加工或探測都要求類似的穩(wěn)定性。除了外部振動源的影響以外,如果實驗用到位移或振動部件,也常常需要把這些元件和其他振動敏感的部件進(jìn)行隔離。
光學(xué)平臺就是為了解決這一問題產(chǎn)生的,它采用主動或被動的隔振措施隔離振動,提供水平、穩(wěn)定的臺面。保證實驗或測量不受振動因素。
為了達(dá)到理想的效果,光學(xué)平臺必須滿足幾個條件。
首先,它必須有一個剛性臺面,能夠長期穩(wěn)定地固定實驗儀器。
其次,它沒有固有共振,而且能夠有效地抑制由實驗中電機(jī)或移動部分產(chǎn)生的任何振動,并能夠隔離環(huán)境振動對實驗裝置的影響。
在上述思路下,產(chǎn)生了多種多樣的光學(xué)平臺和光學(xué)面包板的設(shè)計。
總體上,光學(xué)平臺都有一個剛性平坦而又不過重的上表面,然后采用空氣彈簧來防止周邊環(huán)境振動的干擾。
以前,臺面往往是由花崗巖、水泥、木、鋼及其他各種復(fù)合材料構(gòu)成,以便在重量可接受的同時提高性能。
顯然,這些材料各有其優(yōu)缺點(diǎn)?,F(xiàn)在,人們普遍認(rèn)為采用金屬蜂窩結(jié)構(gòu)的蜂窩臺體是光學(xué)平臺和光學(xué)面包板結(jié)構(gòu)的zui佳材料。
光學(xué)平臺的指標(biāo)和檢測
如何鑒別光學(xué)平臺的品質(zhì),選擇適用的光學(xué)平臺,以下提供了一些通用的指標(biāo)和檢測方法。
1、檢查外觀
光學(xué)平臺外觀應(yīng)平整美觀,各部位都應(yīng)無影響安全的銳角及銳邊,更重要的是檢查孔口倒角是否均勻一致(螺孔旋入后應(yīng)垂直平臺面),四邊及其倒角是否平直一致。
如果加工精度不好,會出現(xiàn)孔口倒角大小不一致或臺面四周倒角不平滑的情況。
2、固有頻率(≤2Hz)
固有頻率也稱自然頻率、自振頻率,只有在環(huán)境擾動力頻率(f)與光學(xué)平臺的固有頻率(fo)的比值f/fo>√2時系統(tǒng)才有隔振作用。
所以光學(xué)平臺的固有頻率越低,隔振效果效果就越好。
該指標(biāo)的檢測一般采用振動頻譜分析儀及便攜式振動分析儀來進(jìn)行多點(diǎn)測量,如供應(yīng)商不具備儀器測量,也可用以下方法:
用手用力壓下(或側(cè)推)平臺,然后迅速松開,讓其大幅度上下振動(或左右、前后擺動)起來;
如一秒鐘內(nèi)往復(fù)一次即為1Hz,二次即為2Hz,依此類推。須可粗略測得光學(xué)平臺的固有頻率。
3、平面度(≤0.05mm/m2)
該指標(biāo)越小即表明臺面越平整,調(diào)整光路就越容易。
一般出廠要求平面度小于0.05mm/m2,檢測方法一般有:光電自準(zhǔn)直儀法、光學(xué)平面度檢查儀檢測法、水平儀檢測法、激光平面度檢測儀等等。
對安裝在實驗室的光學(xué)平臺平面度一般采用光電直準(zhǔn)儀和光學(xué)平直度檢查儀檢測,經(jīng)計算后得出。
4、表面密迪紋理及粗糙度(Ra≤0.8μm)
該指標(biāo)的意義在于保證光學(xué)平臺有一個光滑但無反射的工作表面。
良好的表面粗糙度有利對實驗儀器的保護(hù),光學(xué)平臺出廠要求一般在Ra≤0.8μm以下,粗糙度完成可采用對比樣板目測和粗糙度儀檢測;
如果是現(xiàn)場檢測可采用粗糙度儀完成。該儀器具有便攜、可直讀數(shù)據(jù)、精度高等優(yōu)點(diǎn)。
5、重復(fù)定位精度(±0.10mm)
該指標(biāo)意義在于保證光學(xué)平臺臺面在動態(tài)條件下的水平,以方便使用者高速光路;
檢測方法是將百分表(精度0.02mm)固定在穩(wěn)固的物體上,表頭頂住臺面;
然后在光學(xué)平臺工作臺面上反復(fù)加載或卸載,待穩(wěn)定后讀數(shù)在范圍正負(fù)0.10mm以內(nèi)即為合格。
6、工作臺面的振幅(So≤2μm)
在正常的使用環(huán)境下,為了保證儀器的使用精度,光學(xué)平臺必須提供盡可能低的振幅。
同時也可通過臺面和地面振幅指標(biāo)的對比,反映系統(tǒng)的隔振性能。
如平臺振幅小于地面振幅,則平臺是隔振的,反之則是不隔振或振動放大的。振幅指標(biāo)的檢測,類同固有頻率檢測。
選購光學(xué)平臺的幾個注意事項
1、隨著眾多研究機(jī)構(gòu)對光學(xué)平臺質(zhì)量要求的不斷提高和廠商對產(chǎn)品的不斷完善;
目前所研制出來的光學(xué)平臺款型繁多,質(zhì)量也參差不齊,所以在購買光學(xué)平臺前,首先要對企業(yè)做一定的了解。
其次是光學(xué)平臺的材料、加工精度、隔振效果、產(chǎn)品整體的合理性,平臺表面是否精細(xì)、表面處理的工藝性等。
2、不能過于看重產(chǎn)品一兩項參數(shù),應(yīng)該對光學(xué)平臺的整體進(jìn)行了解,并進(jìn)行一定檢驗。
例如光學(xué)平臺中的重要參數(shù)如平面度、平臺不平度、固有頻率、振幅、工作壓力和zui大負(fù)載等參數(shù)都要有個詳細(xì)的了解并對其進(jìn)行檢測。
這樣才可以根據(jù)一些重要參數(shù)來選擇自己想要購買的光學(xué)平臺。
3、在購買光學(xué)平臺的時候,要多對比價格,做到“心中有數(shù)”。
需對照各企業(yè)產(chǎn)品把握一個尺度,并不是越便宜越好,需選擇一款符合需求,性價比高的光學(xué)平臺才是關(guān)鍵。