Сборка и юстировка спектральных приборов

Процессы сборки и юстировки преследуют цель – обеспечить выполнение технических условий или требований ГОСТа на прибор. Спектральные приборы сложны в юстировке, поэтому их серийное изготовление сопровождается соответствующей инструкцией.

Окончательную сборку и юстировку прибора проводят после проверки отдельных ответственных деталей и узлов на соответствие чертежу.

Помещение, где юстируется прибор, должно быть с постоянной температурой (22±2)°С, влажностью 50 – 65%, свободным от вибраций, электрических и магнитных полей, в помещении должна быть предусмотрена возможность затемнения. Процесс сборки спектрального прибора состоит из следующие этапов:

1) предварительной сборки, юстировки и фиксации положений элементов оптической схемы, настройки и проверки электрической и кинематической частей прибора,

2) окончательной юстировки, градуировки и проверки правильности показаний прибора.

Для предварительной сборки узлов используют в необходимом количестве различные точно изготовленные металлические прутки, валики, втулки, бруски, плитки, угольники. В качестве примера приведем характеристики некоторых приспособлений, используемых при сборке и юстировке спектрометров ИКС-14, ИКС-22. Плоскопараллельные бруски с непараллельностью сторон ±10" используют для установки щелей. Плоскопараллельные плитки – концевые меры, длины, используют при постановке щелей с погрешностью линейной установки ±0, 1 мм и угловой установки ±5; шаблон с углом 109^о±30" используют для установки внеосевого параболического зеркального объектива; шаблон-указатель высоты оси 65±0, 05 мм устанавливают над базовой платой прибора.

Юстировку спектральных приборов начинают с установки щелей в фокальной плоскости объективов- коллиматоров, погрешность установки 0, 1 мм. В приборе с линзовой оптикой узлы щелей и объективы выставлены предварительно по высоте и находятся на одной оси. Установку производят линейным перемещением одного элемента – стойки с объективом коллиматора. Освещают входную щель источником белого света 4 (рис. 20.1). Зрительную трубу 1 настраивают на бесконечность и устанавливают со стороны объектива 2 коллиматора. При установке добиваются, чтобы перекрестие зрительной трубы совпало с изображением щели 3. Перемещением стойки с объективом 2 вдоль оптической оси добиваются резкого изображения щели 3, совпадающего с перекрестием сетки зрительной трубы 1. Такое взаимное положение щели и объектива обеспечивает на выходе из объектива параллельный пучок лучей. В том же порядке проводят установку стойки с объективом выходного коллиматора относительно выходной щели.

В приборе с зеркальной оптикой (рис. 20.2) входная 7 и выходная 2 щели установлены на корпусе прибора, коллиматорное параболическое зеркало 3 – по разметке. На основание монохроматора устанавливают угловой шаблон 4 с опорой на технологические стержни 6 прижимают юстировочную призму 5 с зеркальной гипотенузой гранью, установленную на основание прибора.

Освещают входную щель источником белого света 8 и добиваются качественного изображения лезвий ножей входной щели 7 в плоскости выходной щели 2: совмещение изображения входной и выходной щелей, а также фокусирование изображения производят поворотом зеркального объектива 3 вокруг горизонтальной и вертикальной осей, а также подвижкой всего узла зеркала вдоль оптической оси. Все необходимые перемещения зеркала предусмотрены конструкцией узла. Качество изображения оценивают со стороны выходной щели 2 сначала невооруженным глазом, затем, с помощью микроскопа 1 (60^х).

Проверяют параллельность оптической оси зеркального объектива 3 основанию прибора. Для этого перед входной 7 и выходной 2 щелями устанавливают диафрагмы с поперечной риской, проходящей на высоте оптической оси прибора. Погрешность установки риски по высоте ±0, 05 мм. Устанавливают юстировочную призму на столике диспергирующей призмы так, чтобы изображение входной щели совпало с выходной щелью. Наблюдение ведут в микроскоп 1, расположенный за выходной щелью 2. Наклоняют зеркальный объектив вокруг горизонтальной оси и добиваются совмещения изображения риски диафрагмы входной щели с риской диафрагмы выходной щели.

Окончательный контроль установки зеркального объектива осуществляют по оценке качества изображения точечной диафрагмы размером 0, 02 – 0, 03 мм, установленной на входную щель. Диафрагму подсвечивают ртутной лампой. При полном заполнении зеркального объектива светом изображение диафрагмы в плоскости выходной щели имеет вид круглого пятна без бликов и фона. При расфокусировке микроскопа изображение диафрагмы должно быть симметрично. Отсутствие симметрии в картине и нарушение формы изображения отверстия диафрагмы является следствием погрешности установки объектива. Небольшими перемещениями вокруг оптической и вертикальной осей находят такое положение зеркального объектива, когда изображение диафрагмы имеет форму кружка. При этом увод изображения вверх в поле зрения микроскопа устраняют наклоном объектива вокруг горизонтальной оси.

Погрешность установки диспергирующих призм в положение угла наименьшего отклонения для определенной длины волны равна ±30". В спектральных приборах принято два способа установки призм по заданному углу. Первый – это способ автоколлимации от поверхности дополнительного юстировочного клина, прижатого к диспергирующей призме и дополняющего угол призмы до значений угла, при которых возможно получить автоколлимационное изображение щели (ИКС-22) или перекрестия зрительной трубы (прибор СФ-18).

Включают и юстируют источник излучения 7 (рис. 20.3) так, чтобы изображение нити накала через конденсатор и входную щель 6 заполнило объектив коллиматора 5 и было при этом резким. Устанавливают юстировочную зрительную трубу 1 на рельсе 2, расположенном перпендикулярно оптическим осям входного 5 и выходного коллиматоров. Изображение щели 6 совмещают с перекрестием трубы 1. Стойку с диспергирующей призмой 4 устанавливают по разметке так, чтобы световой пучок полностью заполнил призму. На призму накладывают юстировочный клин 3. От плоскости клина 3 наблюдается автоколлимационное изображение перекрестия зрительной трубы 1.

При юстировке используют тонкую оптическую бумагу, во-первых, в качестве экранов, по которым судят о заполнении светом объектива и призмы. Во-вторых, как прокладку между призмой 4 и клином 3, чтобы не повредить поверхность призмы при наложении клина и не допустить контакта между ними.

При втором способе установки призмы по заданному углу устанавливают призму под углом, соответствующим длине волны 546, 1 нм. В момент прохождения линии через середину выходной щели снимают отсчет длины волны от счетчика или барабана длин волн. Регулировкой кинематики привода устанавливают соответствие оцифровки счетчика или барабана истинной длине волны.

Выведение спектральной линии на выходную щель производят всегда вручную, сохраняя одно и то же направление движения – от меньших длин волн к большим.

Допустимая погрешность градуировки одного порядка, но несколько меньше выделяемого прибором спектрального интервала. Так, в приборе СФ-18 она равна 0, 5 нм.

Проверяют точность градуировки сравнением записи спектров, образцовых светофильтров с записями спектра, прилагаемых к карте технического контроля.