專利名稱：多視場看譜鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及光譜分析設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種用于鋼種鑒定的便攜式看譜鏡。
背景技術(shù)：
在與鋼鐵有關(guān)的制造和加工企業(yè)中，對不同鋼種材質(zhì)的分類管理被當(dāng)作一項重要的工作，混鋼被視作嚴(yán)重的質(zhì)量事故，危及產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)的聲譽(yù)。因此，鋼種鑒定是生產(chǎn)環(huán)節(jié)中必不可少的一環(huán)。鋼種鑒定常用的設(shè)備有自動直讀式光譜儀和手提式人工看譜鏡。而后者因其價格低廉、攜帶方便和操作簡單，被廣泛應(yīng)用。
目前國內(nèi)外使用的人工識別看譜鏡，都屬于單視場看譜鏡，即一次只能觀察一段連續(xù)波長范圍內(nèi)的光譜。而實際被分析的對象鋼種中所含元素的譜線大都波長相距較遠(yuǎn)，也即分屬在不同色譜區(qū)，一個視場根本不能容納。要準(zhǔn)確進(jìn)行鋼種鑒定，一般至少要觀察兩個特征譜線區(qū)或稱色譜區(qū)。而單視場看譜鏡要做到這點必須來回調(diào)節(jié)波長旋鈕，方能依次觀察到至少兩個或以上的特征譜線，明顯地，單視場看譜鏡存在一個效率問題和漏檢隱患問題。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種多視場看譜鏡，使兩段間隔一定波長的連續(xù)波長譜線同時出現(xiàn)在一個觀察區(qū)域內(nèi)，也即在同一觀察區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)兩個視場；提高看譜效率和準(zhǔn)確性，特別是避免潛在漏檢的危險性。
為達(dá)到上述目的，本實用新型利用分光后光質(zhì)成份不變原理，通過設(shè)計兩個相互獨(dú)立的光柵，單獨(dú)對兩束光進(jìn)行色散分析，并同時成像在一個觀察區(qū)域內(nèi)，形成兩個觀察“視場”。這樣可以同時觀察可以有間隔的任意兩段連續(xù)波長范圍內(nèi)的光譜譜線。
本實用新型的技術(shù)方案多視場看譜鏡，包括一殼體、棱鏡、聚光鏡、狹縫組件、物鏡、光柵組件、轉(zhuǎn)向棱鏡、成像光欄、目鏡組件；殼體上有一入射窗口；棱鏡設(shè)置于殼體內(nèi)入射窗口處；以改變電弧光的傳播路徑，確保接收到的電弧光垂直射到聚光鏡上，并通過中心線。通過旋鈕可以調(diào)節(jié)此棱鏡；聚光鏡、狹縫組件，將棱鏡反射來的復(fù)合光線，增強(qiáng)會聚到狹縫上，增加照明亮度，影響最終成像的亮度；狹縫是由兩塊不透明物體，間隔與波長相當(dāng)?shù)拈g隙組成的透光縫隙，使經(jīng)會聚后的光線經(jīng)過狹縫形成色散，并成直線狀射向物鏡，由于狹縫正好在物鏡的焦平面上，這樣經(jīng)物鏡后的光線將正好變成平行光線射向光柵，為最終的分析用色散做準(zhǔn)備；物鏡，接受狹縫色散的光線，并平行射出；將狹縫相當(dāng)點光源來的光線經(jīng)物鏡后，變成平行光線，提供給光柵進(jìn)行進(jìn)一步色散；同時，經(jīng)光柵色散后衍射產(chǎn)生的相互平行、相同波長的單色光線，再逆向經(jīng)過物鏡后會聚成一條條光亮譜線；光柵組件，其至少包括第一、二光柵以及各自相應(yīng)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；接受從來自物鏡平行光線；調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由傳動桿、凸輪、旋鈕組成，用以調(diào)節(jié)光柵的入射角；傳動桿一端與光柵一端相抵靠，另一端與凸輪相接觸，凸輪與旋鈕同軸相連接，每個光柵三維可調(diào)；轉(zhuǎn)向棱鏡，接受來自光柵組件及物鏡反射的光線，并再轉(zhuǎn)射到成像光欄上去；成像光欄，接受來自轉(zhuǎn)向棱鏡的反射光線；目鏡組件，對成像光欄上的“圖像”，即對多視場中的成像進(jìn)一步進(jìn)行放大15倍，以便肉眼觀察。
進(jìn)一步，兩個光柵與垂直面各設(shè)計成一個仰角和一個俯角，使經(jīng)色散衍射后產(chǎn)生的光束最后的成像不致產(chǎn)生重疊影像，以免影響觀察質(zhì)量。
光線與光柵的入射角不同，其色散后光線的衍射角也應(yīng)產(chǎn)生變化，最終會影響譜線在視場中的觀察位置。
所述的光柵調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)還包括支撐軸、調(diào)節(jié)支架、光柵支架；調(diào)節(jié)支架通過支撐軸樞接于殼體，光柵支架連接于調(diào)節(jié)支架，光柵連接于光柵支架上，并分別由調(diào)節(jié)螺絲連接調(diào)節(jié)；所述的傳動桿一端抵靠于調(diào)節(jié)支架的一端，通過傳動桿，旋鈕對調(diào)節(jié)支架進(jìn)行調(diào)整；通過旋鈕、調(diào)節(jié)螺絲的調(diào)節(jié)實現(xiàn)對光柵的三維調(diào)節(jié)。
當(dāng)要調(diào)節(jié)多視場時，可以逐個進(jìn)行，方法為通過旋鈕與凸輪同軸轉(zhuǎn)動，凸輪在轉(zhuǎn)動時使傳動桿在縱向上前后移動，傳動桿的另一端與光柵的一支點相連。當(dāng)傳動桿前后移動時，將引起光柵平面相對光線入射角的變化，變化范圍恰好保證光譜7個色區(qū)能在觀察視場中全部被觀察到，從而達(dá)到選擇和控制光譜波長的目的。這樣，不同視場可選擇不同的色譜區(qū)。
本實用新型的有益效果1.同時能觀察到具有一定間隔的兩段波長范圍，也即能觀察到不同色區(qū)的譜線。而這是單視場技術(shù)無法達(dá)到的。
2.在實際應(yīng)用中，對絕大多數(shù)的鋼種鑒別，只要一次性調(diào)節(jié)兩個視場，就能在同一觀察區(qū)中觀察到兩個相應(yīng)的特征譜線，省卻了來回調(diào)節(jié)，可以做到快速、準(zhǔn)確地分析。
3.簡化了鋼種鑒定的操作，極大地減少和避免了漏檢隱患。


圖1為本實用新型的原理圖。
圖2為本實用新型的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為圖2的剖視圖。
圖4為本實用新型的光柵調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合多視場看譜鏡的原理結(jié)構(gòu)圖作進(jìn)一步說明參見圖1，其為本實用新型的結(jié)構(gòu)原理圖。被檢材的激發(fā)光源10，經(jīng)導(dǎo)向棱鏡20，穿過衍射狹縫30，通過平行光透鏡40，投射至2塊光柵50，從2塊光柵50出來的光線再經(jīng)過反射棱鏡60、成像光欄70、80后為人眼90觀察用。
參見圖2、圖3，本實用新型的多視場看譜鏡，包括一殼體1、棱鏡2、聚光鏡、狹縫組件3、物鏡4、光柵組件5、轉(zhuǎn)向棱鏡8、成像光欄9、目鏡組件11；殼體1上有一入射窗口100，及隔熱玻璃101，隔熱玻璃101阻擋激發(fā)時產(chǎn)生的金屬氣體和高速金屬微粒進(jìn)入殼體1內(nèi)；棱鏡2設(shè)置于殼體1內(nèi)入射窗口處，通過旋鈕21以及連桿調(diào)節(jié)；聚光鏡、狹縫組件3接受來自棱鏡2反射來的光線200，經(jīng)過聚光鏡會聚到狹縫；物鏡4接受經(jīng)過狹縫的光線，并平行射出；光柵組件5包括第一、二光柵51、52以及各自相應(yīng)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6、7，接受從物鏡4射出的平行光線；第一光柵51與垂直面成仰角、第二光柵52與垂直面成俯角，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6、7由傳動桿61、71、凸輪62、72、旋鈕63、73組成，傳動桿61、71一端與第一、二光柵51、52一端相抵靠，另一端與凸輪62、72相接觸，凸輪62、72與旋鈕63、73相連接；轉(zhuǎn)向棱鏡8接受來自光柵組件5及物鏡4反射的光線，并再反射出去；成像光欄9接受來自轉(zhuǎn)向棱鏡8的反射光線；目鏡組件11對從成像光欄9來的光線進(jìn)一步放大。
參見圖2，進(jìn)一步，本實用新型還設(shè)有一光線激發(fā)裝置12，其由固定支架121以及固定于其上的電極122，電極122與外接電弧發(fā)生器電連接。在電極122與工件13之間通以高壓電，激發(fā)出電弧產(chǎn)生復(fù)合光。
請參閱圖2、圖3，工作時，工件13一端與外接電弧發(fā)生器電連接；經(jīng)通電后，園盤狀銅電極122(正極)與被當(dāng)作工件13(負(fù)極)間的間隙之間會產(chǎn)生高壓放電現(xiàn)象，激發(fā)出電弧光復(fù)合光。
復(fù)合光通過隔熱玻璃101，經(jīng)轉(zhuǎn)向棱鏡2射向聚光鏡、狹縫組件3，經(jīng)聚光鏡會聚在狹縫上使光強(qiáng)達(dá)到最大值；狹縫恰位于物鏡4的焦平面上，經(jīng)狹縫點光源發(fā)出的光線經(jīng)物鏡4多視場后以平行光射向第一、二光柵51、52；第一、二光柵51、52同時收到光線，經(jīng)光柵色散后分解成為按一定波長排列的單色光譜，但此時的單色光譜中相同波長的譜線并未重合，需進(jìn)一步處理；經(jīng)第一、二光柵51、52色散后形成的兩束光譜譜線201、202又逆向通過物鏡4，經(jīng)物鏡4后，相同波長的譜線會集中形成一條光亮、清晰的譜線。第一光柵51的譜線位于上層光路；而第二光柵52的譜線位于下層光路射向轉(zhuǎn)向棱鏡8，經(jīng)轉(zhuǎn)向棱鏡8，將光譜成象在成像光欄9多視場；成像光欄9分別由間隔一定間隙的上下兩個光欄91、92組成，上光柵(第二光柵52)視場最終成像在上光欄91中，而下光柵(第一光柵51)視場最終成像在下光欄92中。
參見圖3，肉眼通過目鏡組件11系統(tǒng)，即可觀察到多視場已放大15倍清晰的上、下兩個光欄91、92中不同波長的譜線，但由于凸透鏡的成像原理具有實物與成像成顛倒的特性，最終觀察到的上視場譜線其實對應(yīng)下光欄，即對應(yīng)下光柵多視場所色散的光線；而觀察到的下視場對應(yīng)上光欄，即對應(yīng)上光柵多視場所色散的光線。
參見圖4，所述的光柵調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)還包括支撐軸64、74、調(diào)節(jié)支架65、75、光柵支架66、76；調(diào)節(jié)支架65、75通過支撐軸64、74樞接于殼體，光柵支架66、76通過活動軸69、79連接于調(diào)節(jié)支架65、75，并由調(diào)節(jié)螺絲67、77調(diào)節(jié)；光柵51、52連接于光柵支架66、76上，并由調(diào)節(jié)螺絲68、78連接、調(diào)節(jié)；；所述的傳動桿61、71一端抵靠于調(diào)節(jié)支架65、75的一端651、751，通過傳動桿61、71，旋鈕63、73對調(diào)節(jié)支架65、75進(jìn)行調(diào)整；至此，通過旋鈕63、73、調(diào)節(jié)螺絲67、77以及調(diào)節(jié)螺絲68、78實現(xiàn)對光柵51、52的三維調(diào)節(jié)。
實施例經(jīng)過試驗裝置的試驗，觀察到了兩個獨(dú)立色譜區(qū)。
下面選取幾種常見的材質(zhì)舉例，以證實其應(yīng)用的價值。
例1以合金鋼高壓鍋爐管，材質(zhì)為15Mo3、13CrMo44為例橙紅色區(qū)域觀察Mo、黃綠色區(qū)域觀察Cr。
首先在第1個視場中設(shè)定橙紅色區(qū)域的Mo元素譜線，在第2個視場中設(shè)定黃綠色區(qū)域的Cr元素譜線。若兩個視場中同時看到Mo、Cr線，說明是13CrMo44材質(zhì)，若僅在第1個視場中看到Mo線，而在第2個視場中未看到Cr線說明是15Mo3材質(zhì)。
材質(zhì)參數(shù)見下表

例2以合金鋼油井管，材質(zhì)為22CrMoTi為例。
觀察區(qū)域綠色區(qū)域Cr元素，青色區(qū)域Ti元素。
用多視場看譜鏡來區(qū)分以上材質(zhì)時，可以同時設(shè)定兩個色區(qū)第一視場設(shè)定綠色區(qū)域，以觀察Cr元素特征譜線；第二視場設(shè)定青色區(qū)域，以觀察Ti元素特征譜線。同時借助于半定量分析技術(shù)，可以較準(zhǔn)確的進(jìn)行鑒定。如果用單視場看譜鏡，則必須來回調(diào)節(jié)波長旋鈕，多視場看鏡的優(yōu)越性可見一斑。材質(zhì)參數(shù)見下表

以上例子的鋼種鑒定，若用單視場看譜鏡，一是操作繁鎖，必須來回調(diào)切波長旋鈕；二是一不小心就存在漏檢隱患。而多視場看譜鏡顯然操作簡單，一目了然。
權(quán)利要求1.多視場看譜鏡，包括，一殼體，其上有一入射窗口，棱鏡，設(shè)置于殼體內(nèi)入射窗口處；聚光鏡、狹縫組件，接受來自棱鏡反射來的光線會聚到狹縫；物鏡，狹縫位于物鏡的焦平面上，接受經(jīng)過狹縫的光線，并平行射出；其特征是，還包括，光柵組件，其至少包括第一、二光柵以及各自相應(yīng)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；接受從狹縫射出的平行光線；調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由旋鈕、凸輪、傳動桿組成，傳動桿一端與光柵一端相抵靠，另一端與凸輪相接觸，凸輪與旋鈕相同軸連接，光柵三維可調(diào)；轉(zhuǎn)向棱鏡，接受來自光柵組件及物鏡反射的光線，并再反射出去；成像光欄，其至少由兩個光欄組成，接受來自轉(zhuǎn)向棱鏡的反射光線；目鏡組件，對成像光欄中的圖像進(jìn)行放大。
2.如權(quán)利要求1所述的多視場看譜鏡，其特征是，所述的兩個光柵與垂直面各設(shè)定成一個仰角和一個俯角。
3.如權(quán)利要求1所述的多視場看譜鏡，其特征是，所述的光柵調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)還包括支撐軸、調(diào)節(jié)支架、光柵支架；調(diào)節(jié)支架通過支撐軸樞接于殼體，光柵支架連接于調(diào)節(jié)支架，光柵連接于光柵支架上；所述的傳動桿一端抵靠于調(diào)節(jié)支架的一端，通過傳動桿，旋鈕對調(diào)節(jié)支架進(jìn)行三維調(diào)整。
4.如權(quán)利要求1所述的多視場看譜鏡，其特征是，還包括一光線激發(fā)裝置，其由固定支架以及固定于其上的電極，電極與外接電弧發(fā)生器電連接。
5.如權(quán)利要求1所述的多視場看譜鏡，其特征是，還設(shè)有隔熱玻璃，其設(shè)置于殼體內(nèi)入射窗口處。
6.如權(quán)利要求1所述的多視場看譜鏡，其特征是，所述的成像光欄的兩個光欄為一體結(jié)構(gòu)。
專利摘要多視場看譜鏡，包括殼體、棱鏡、聚光鏡、狹縫組件、物鏡、光柵組件、轉(zhuǎn)向棱鏡、成像光欄、目鏡組件；聚光鏡、狹縫組件將棱鏡反射來的光線進(jìn)行聚光和初次色散，色散后光線經(jīng)物鏡變成平行光線，提供給光柵進(jìn)行進(jìn)一步色散；經(jīng)光柵色散后衍射產(chǎn)生的相互平行、相同波長的單色光線，再逆向經(jīng)過物鏡后會聚成一條條光亮譜線，再經(jīng)轉(zhuǎn)向棱鏡反射至成像光欄，通過目鏡組件可以觀察到被放大的光欄上成像譜線。本實用新型通過旋鈕分別調(diào)節(jié)多個光柵，使光柵平面相對光線入射角變化，保證光譜7個色區(qū)分別能在上下兩個觀察視場中全部被觀察到，從而達(dá)到選擇和控制光譜波長的目的。
文檔編號G01N21/29GK2745064SQ20042009097
公開日2005年12月7日 申請日期2004年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月13日
發(fā)明者張建華 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司