[实用新型]一种具有共轴双蜗轮蜗杆机构的椭偏仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及椭偏仪技术领域，具体涉及一种具有共轴双蜗轮蜗杆机构的椭偏仪。 

背景技术

椭偏仪是一种用于探测薄膜厚度、光学常数以及材料微结构的光学测量仪器。由于测量精度高，适用于超薄膜，与样品非接触，对样品没有破坏，使得椭偏仪成为一种极具吸引力的测量仪器。 

根据椭偏仪测试原理的要求，测量时光的入射角度必须接近材料布鲁斯特角，在该角度测量时由于偏振光分量最为丰富，因而测试精度最高。另外，为方便试片测量点的自由移动，试片最好采用水平放置，因而就要求角度变换机构必须采用立式放置(即入射光线、出射光线及法线必须在同一垂直平面内)，而立式放置会因重力的作用使入射光机构及接收光机构产生坠落，为避免这种情况产生，则要求转动机构具备自锁性能，即在没有外力作用的前提下，入射光机构与接收光机构会稳固地停留在转动到的位置。 

目前市面上相关椭偏仪厂家在此技术上存在的缺点是：垂直平面内不能实现自由变换角度，以及变换角度时所引起的同心度问题、自锁性问题、及性价比等问题。大部分厂家采取的方式是手动切换至固定的角度后，使用螺丝固定两个手臂至光学墙上的特定孔位，使用该方式不仅无法转动手臂至一定范围内的任意角度以逼近布鲁斯特角，而且也会产生更大的精度误差，光路的调节流程也会极为不便。 

实用新型内容

针对上述提到的现有技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种精度高、且可任意角度转动直至逼近布鲁斯特角的具有共轴双蜗轮蜗杆机构的椭偏仪。 

为了实现本实用新型的目的，采用的技术方案如下： 

一种具有共轴双蜗轮蜗杆机构的椭偏仪，具有入射光手臂和接受光手臂、以及入射光手臂连接杆和接受光手臂连接杆，还包括共轴双蜗轮蜗杆机构，所述共轴双蜗轮蜗杆机构包括主轴、第一蜗轮、第二蜗轮、第一蜗杆和第二蜗杆， 

所述第一蜗轮和所述第二蜗轮都与所述主轴轴连接，所述第一蜗杆与所述第一蜗轮的外圈啮合连接，所述第二蜗杆与所述第二蜗轮的外圈啮合连接，所述第一蜗杆的两端与所述入射光手臂连接杆连接，所述第二蜗杆的两端与所述接受光手臂连接杆连接。 

作为优选的技术方案：所述第一蜗杆和第二蜗杆各连接有一个步进电机或伺服电机。 

作为优选的技术方案：还包括控制所述步进电机或伺服电机运转的计算机。 

作为优选的技术方案：所述第一蜗杆和所述第二蜗杆的参数为： 

轴向模数为2、头数为1、导程角为5°12′、旋转方向为R方向、分度圆直径为25mm、齿顶圆直径为26mm、齿宽为25mm、轴径为25.5mm。 

作为优选的技术方案：所述第一蜗轮和所述第二蜗轮的参数为： 

减速比为50、端面模数为2、齿数为50、变位系数为0.5、螺旋角为5°12′、螺旋方向为R方向、分度圆直径为100mm、扭矩为106Nm、两者之间的安装中心距为60mm。 

本机构主要零件有：两套蜗轮(第一蜗轮和第二蜗轮)、两套蜗杆(第一蜗杆和第二蜗杆)、两个步进(或伺服)电机、两个联轴器、一根主轴、轴承若干以及其他加工零件。第一蜗轮通过螺丝紧固连接主轴，第二蜗轮通过内轴承连接主轴。本机构是将一个蜗轮直接连接到主轴后侧，另一个蜗轮通过内置轴承连接到主轴的前侧，这样一前一后分别连接到入射光和接受光手臂上。同样的蜗杆也分别安放在前后，加上步进(或伺服)电机来提供动力。 

另外，在此套机构中，对精度要求较高，因此蜗轮蜗杆的选择也是非常关键的，选型时需充分考虑到蜗轮蜗杆的模数、传动比、压力角等技术参数，并严格确定这些参数值的范围。例如，如果齿距间隙过大的话会引起手臂在重力作用下往下落，影响实际的效果，而且影响到整个传动的稳定性。 

根据综合性能需要对蜗轮蜗杆的材料和加工以及表面热处理均需要较高的要求，其中蜗杆的材料可以选定为SCM440(合金结构钢)；热处理方法：调质处理，齿面高频淬火。加工工艺：下料后经过正火处理、粗车、精车、滚齿机加工、磨削、调质处理、齿面高频淬火，以此来获得一个强度、刚度、力学综合性能优良的结构。主轴可以采用45#钢，其加工工艺按常规步骤来，达到相应的综合使用性能优和良好的表面性能。 

本实用新型的有益效果：