汪東生

（安徽白鷺電子科技有限公司 安徽 合肥 230088）

微小狹縫的制作方法

汪東生

（安徽白鷺電子科技有限公司 安徽 合肥 230088）

為適應(yīng)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，小型化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)高性能精準(zhǔn)的調(diào)整的需求越來(lái)越迫切，微小狹縫的制作在驗(yàn)證、調(diào)試、裝配中顯得猶為重要，研發(fā)過(guò)程中做到小批量、多品種的規(guī)范化，模塊化生產(chǎn)。

光譜儀；狹縫；光譜帶寬；光學(xué)投影儀；電火花線(xiàn)切割

光譜儀：又稱(chēng)分光儀。以光電倍增管等光探測(cè)器在不同波長(zhǎng)位置，測(cè)量譜線(xiàn)強(qiáng)度的裝置。其構(gòu)造由一個(gè)入射狹縫，一個(gè)色散系統(tǒng)，一個(gè)成像系統(tǒng)和一個(gè)或多個(gè)出射狹縫組成。以色散元件將輻射源的電磁輻射分離出所需要的波長(zhǎng)或波長(zhǎng)區(qū)域，并在選定的波長(zhǎng)上（或掃描某一波段）進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)定。分為單色儀和多色儀兩種。

狹縫：光譜儀的主要部件之一。狹縫是一條寬度可調(diào)、狹窄細(xì)長(zhǎng)的縫孔。有固定狹縫，單邊可調(diào)的非對(duì)稱(chēng)式狹縫和雙邊可調(diào)的對(duì)稱(chēng)狹縫。

光譜帶寬：指從單色器射出的單色光譜線(xiàn)強(qiáng)度輪廓曲線(xiàn)的二分之一高度處的譜帶寬度。用來(lái)表征儀器的光譜分辨率。

光學(xué)投影儀：光、機(jī)、電、算一體化的精密測(cè)量?jī)x器，能高效地檢測(cè)各種形狀復(fù)雜工件的輪廓和表面形狀，例如：樣板、沖壓件、凸輪、螺紋、齒輪、成形銑刀、絲攻等各種刀具、工具和零件。

電火花線(xiàn)切割：線(xiàn)切割基本工作原理是利用連續(xù)移動(dòng)的細(xì)金屬絲（稱(chēng)為線(xiàn)切割的電極絲）作電極，對(duì)工件進(jìn)行脈沖火花放電蝕除金屬、切割成型。線(xiàn)切割具有加工余量小、加工精度高、生產(chǎn)周期短、制造成本低等突出優(yōu)點(diǎn)，線(xiàn)切割已在生產(chǎn)中獲得廣泛的應(yīng)用。

1 狹縫的工作原理和應(yīng)用

1.1 狹縫的工作原理，狹縫是指由一對(duì)隔板在光通路上形成的縫隙，用來(lái)調(diào)節(jié)入射單色光的純度和強(qiáng)度，也直接影響分辯力。分入射狹縫、出射狹縫兩種。出射狹縫的寬度通常有兩種表示方法：一為狹縫的實(shí)際寬度，以毫米(mm)表示，另一種為光譜頻帶寬度，即指由出射狹縫射出光束的光譜寬度，以納米nm表示。例如，出射狹縫的寬度是6nm，并不是說(shuō)出射狹縫的寬度是6nm，而是指由此狹縫射出的光具有6nm的光譜帶寬。

1.2 狹縫的選擇，狹縫的寬度會(huì)直接影響到測(cè)定的靈敏度和校準(zhǔn)曲線(xiàn)的線(xiàn)性范圍。狹縫寬度過(guò)大時(shí)，入射光的單色光降低，校準(zhǔn)曲線(xiàn)偏離比耳定律，靈敏度降低；狹縫寬度過(guò)窄時(shí)，光強(qiáng)變?nèi)?，?shì)必要提高儀器的增益，隨之而來(lái)的是儀器噪聲增大，于測(cè)量不利。選擇狹縫寬度的方法是：測(cè)量吸光度隨狹縫寬度的變化。狹縫的寬度在一個(gè)范圍內(nèi)，吸光度是不變的，當(dāng)狹縫寬度大到某一程度時(shí)，吸光度開(kāi)始減小。因此，在不減小吸光度時(shí)的最大狹縫寬度，即是所欲選取的合適的狹縫寬度。

1.3 狹縫的應(yīng)用，主要用在分光光度計(jì)方面，純粹的單色光只是一種理想情況，分光光度計(jì)所能得到的“單色光”，實(shí)際上只是具有一定波長(zhǎng)范圍的譜帶，狹縫越寬，所包括的波長(zhǎng)范圍也愈寬。對(duì)單色光純度來(lái)說(shuō)，狹縫是愈窄愈好，但光的強(qiáng)度也就越弱，因此狹縫不能無(wú)限制地小，狹縫的最小寬度取決于檢測(cè)器能準(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量的最小光能量。目前達(dá)到的最小寬度為0.1nm。狹縫決定了光譜帶寬，而光譜帶寬是影響分光光度計(jì)中計(jì)量分析誤差的主要因素之一。

2 常規(guī)狹縫的制作方法

通常狹縫是通過(guò)腐蝕工藝在硅襯底中間形成的，其尺寸由掩膜版曝光尺寸決定，改變掩膜版曝光尺寸可制成不同尺寸的狹縫。此方法適合狹縫尺寸已定的標(biāo)準(zhǔn)大批量的生產(chǎn)，這種加工方法要有專(zhuān)用設(shè)備并且是一種固定的狹縫尺寸，在前期的研發(fā)中，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，參數(shù)的不斷調(diào)整實(shí)驗(yàn)中不易實(shí)現(xiàn)，特別是研發(fā)的前期的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，狹縫尺寸要不斷調(diào)整得到一個(gè)合適的光譜圖，這樣常規(guī)的方法就不方便實(shí)現(xiàn)。

3 微小狹縫的制作

3.1 微小狹縫的制作方法采用雙面刀片，薄而平整的刀刃，采用通用的加工，電火花線(xiàn)切割是通過(guò)線(xiàn)狀工具電極，對(duì)工件進(jìn)行脈沖性放電加工的，工作時(shí)脈沖電源的正極接工件，負(fù)極接電極絲，線(xiàn)切割加工成所需要的輪廓外形，自動(dòng)化程度高，操作方便，加工周期短，而不破壞原有的刀刃口，兩片有刀刃口的左狹縫片、右狹縫片，刀刃對(duì)刀刃的放在一個(gè)加工有上、下定位槽的接頭內(nèi)，在一定范圍內(nèi)調(diào)整左狹縫片、右狹縫片兩刀刃口之間左右納米級(jí)的間隙，如圖1。

圖1

3.2 微小狹縫的測(cè)量，在光學(xué)投影儀下，把接頭放在測(cè)量投影儀的工作面上，移動(dòng)X、Y軸，使測(cè)量的接頭在投影儀的屏幕上成像，調(diào)節(jié)調(diào)焦手手柄，調(diào)整投影儀的焦距，使投影屏幕上的圖像清晰，調(diào)整待測(cè)的接頭的邊沿與X方向、Y方向平行，從LED屏上讀取數(shù)值，取X方向、Y方向的中心線(xiàn)與測(cè)量盤(pán)的中心重合，按XY方向鍵置零，移動(dòng)左狹縫片，從LED屏上讀取數(shù)值到需要的距離，再移動(dòng)右狹縫片，從LED屏上讀取數(shù)值到需要的距離；滿(mǎn)足于各種要求的狹縫間隙H。

3.3 微小狹縫的裝配，將調(diào)整好的左狹縫片、右狹縫片之間的間隙H，用軟材料壓條壓緊左狹縫片、右狹縫片，再用螺栓從底座固定在接頭上安裝裝配完成，做成一個(gè)整體的調(diào)節(jié)狹縫部件，如圖2。

圖2

4 結(jié)語(yǔ)

狹縫寬度的是會(huì)直接影響到測(cè)定的靈敏度和校準(zhǔn)曲線(xiàn)的線(xiàn)性范圍，影響到測(cè)量中的吸光度重要指標(biāo)。為避免通常狹縫是腐蝕工藝制作的特定要求的，加工周期長(zhǎng)，不能調(diào)整，提供一種簡(jiǎn)單可行的方法，特別是研發(fā)過(guò)程及小批量、多品種的生產(chǎn)，可以非常方便的調(diào)試使用，用薄而平整的刀刃，調(diào)整間隙達(dá)到狹縫的要求。

［1］王躍進(jìn).機(jī)械原理[M].北京：北京大學(xué)出版社，2009.

［2］聞邦椿.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

［3］李昌厚.紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

［4］馬科斯·玻恩.光學(xué)原理[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.

汪東生，職業(yè)是機(jī)械工程（現(xiàn)是機(jī)械工程師，主要是新產(chǎn)品的研發(fā)）。

周娜］