Методические указания по выполнению курсового проекта для студентов специальности “Оптическо-электронные приборы и системы”. “Призменный монохроматор”, страница 4

,                                                       (17)

где  l - перемещение винта;

P - шаг резьбы (выбирается, как и диаметр резьбы, из справочника по конструктивным соображениям);

j - угол поворота винта (рад).

Так как длина хода винта l равна линейному смещению юстировочного столика относительно оси O (рис. 3), то будет справедливо выражение:

dtg( Δα) =Pφ/2π ,                                          (18)

Для определения параметров отсчетного барабана юстировочного винта (a, n, D) необходимо знать разрешение спектрального прибора.

Наименьшая разность длин волн Dl, разрешаемая монохроматором, должна соответствовать удвоенной минимальной ширине щели , определяемой по формуле 1.

Тогда Δα_min (минимальный угол поворота призмы) можно определить из выражения:

Δλ = 2S _min =f ^‘_об ^. tg(Δα_min )                          (19)

Из формулы 18 можно определить Ф_min барабана:

Φ_min = 2πd ^.tg(Δα_min ) / P.                              (20)

Зная минимальный угол поворота отсчетного барабана, определяют количество делений на барабане:

.              

n = 2π / Ф_min                                       (21)

Как правило, в микрометрических механизмах для удобства измерений отсчетный барабан разбивают на 100; 200 делений. Поэтому, из этих чисел выбирают ближайшее большее по сравнению с расчетным (в противном случае уменьшение D_св. призмы приведет к срезанию светового пучка, падающего на призму). Но, чтобы не изменилась точность измерений монохроматора ( Δα_min ), необходимо уточнить величину d по формуле 20 с учетом выбранного количества делений n и, как следствие, - размеры призмы.

Тогда, цена деления a  отсчетного барабана, равная min линейному перемещению винта,  будет равна

,                                                   (22)

где P - шаг резьбы.

Цена деления a измеряется в мкм.

Расстояние между делениями  принять равным 0,5 мм или 1мм.

Исходя из этого и зная количество делений n, легко вычислить диаметр барабана.

Из возможных четырех видов кинематических схем винтовых механизмов выбирается наиболее рациональный.

На точность винтового механизма большое влияние оказывает вид резьбы (метрическая, трапецеидальная). Выбор вида резьбы определяется достаточной точностью винтового механизма, расчетным шагом резьбы P, размерами юстировочного столика призмы.

Диаметр резьбы выбирают, исходя из соображений достаточной жесткости при ее нарезании и работе.

Рекомендуются следующее соотношение длины винта к его среднему диаметру:

L£15¸20d_ср.                              (23)

Важным моментом кинематического расчета является выбор оси вращения юстировочного столика призмы и ее фиксации в корпусе прибора.

Естественно, ось вращения должна лежать в плоскости, перпендикулярной основанию призмы и проходящей через вершинный угол A призмы.

Согласно принципам базирования при креплении оси вращения призмы необходимо использовать высшие контактные пары (контакт по точкам или по линии).

Возможны следующие варианты фиксации оси вращения (рис. 4 а, б):

Рис. 4.

В первом случае (рис. 4а) ось вращения проходит через точки А и Б, являющимися контактами между юстировочным столиком 2 призмы 1 и корпусом 3 при помощи установочных винтов 4 с коническим концом.

Во втором случае (рис. 4б) ось вращения проходит по линии контакта MN между юстировочным столиком 2 и клином 5, закрепленном на корпусе 3 монохроматора.

Но оба варианта требуют принятия дополнительных мер для полного ограничения пяти степеней свободы юстировочного столика. Выбрать и обосновать дополнительные способы крепления предлагается студентам.

Технические параметры на расчет

Таблица 1