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儀器學理論中機械設計
來源:http://www.rolypigusa.com/   作者:紫外可見分光光度計    更新日期:2014-07-09 12:27:24   
摘要:儀器學理論中的機械結構、機械零部件設計涉及的學科很多,包括材料力學、理論力學、公差配合、金相學、熱處理學、焊接學等(因為機械結構設計中,有些屬於常規的設計範疇,很多文獻上都能找到,有的從設計手冊上也可查到,因為篇幅所限本節不討論這個問題)。

      儀器學理論中的機械結構、機械零部件設計涉及的學科很多,包括材料力學、理論力學、公差配合、金相學、熱處理學、焊接學等(因為機械結構設計中,有些屬於常規的設計範疇,很多文獻上都能找到,有的從設計手冊上也可查到,因為篇幅所限本節不討論這個問題)。設計者對這些與儀器學有關的理論(學科)應該有一定的了解,並且在設計時應該嚴格遵循有關的儀器學理論。作者曾經想設計一種體積小、重量輕、便攜式的小型通用光柵單色儀,並利用它作件,設計一種高檔的、便攜式的小型紫外可見分光光度計。因此,把單色器的焦距設計得很小,準直鏡和物鏡的焦距各為50mm,並且采用平麵光柵(1200條/脅)作為分光器件。然而根據儀器學理論,焦距與雜散光成反比,焦距越小,雜散光越大。結果設計出的光柵單色器的雜散光為8%以上,根本達不到高檔機的要求。作者經過研究發現,國際上便攜式的小型紫外分光光度計儀器,基本上都不用平麵光柵分光,而是用IV型凹麵光柵或凹麵平場光柵分光。後來,作者選用IV型凹麵全息光柵作為分光元件(1200條/mm),物距為lOOmm,像距為94mm,並在單色器內采取很多降低雜散光的有力措施。結果設計出的光柵單色器的雜散光僅為O.1%,體積隻有手掌大小。利用它作為單色器,研製出一種非常優秀的多用途的便攜式小型紫外可見分光光度計,它還適用於紫外可見分光光度計、高壓液相色譜儀檢測器、核酸蛋白分析儀、流動注射分析儀檢測器等多種儀器。

儀器學理論中機械設計

有些小型化的儀器將儀器底盤(底座)設計得非常薄,另外選擇材料時也未從儀器學角度考慮,結果儀器的抗振動性能很差,導致儀器的穩定性很差。有些設計者對儀器的主要性能技術指標,特別是對影響分析誤差最大的噪聲、雜散光、基線平直度、穩定性等關鍵性能技術指標缺乏研究,設計出來的儀器外形很漂亮,自動化程度也很高,但是分析測試的數據不準確。應該引起廣大使用者的重視。還有些設計者在設計原子吸收分光光度計時,不考慮火焰原子化器的色差,結果,在外光路的設計時,火焰原子化器前的石英聚光鏡未消色差,使得不闊波長的光線在火焰頭中不能聚焦在同一個地方,有些甚至相差幾厘米。這種儀器的分析誤差就會很大。

光學類分析儀器的光度室設計,也是機械結構設計的重要組成部分,尤其是度室的結構和零件設計、材料選擇等更為重要。例如,有些光學類分析儀器經常采用塑料零件製作光度室,但是,設計者對塑料的物理性能缺少研究,在塑料的品種、材料厚度、幾何尺寸、加工工藝、溫度係數等方麵缺乏深入了解。結果,光度室的零件容易產生變形,嚴重影響儀器的可靠性。

儀器機殼的設計、底板上元部件的分布排列,也都是有很深學問的。作者在設計高壓液相色譜的紫外檢測器時,為了給氘燈散熱,曾經采用軸流風機(電風扇)吹散熱量。結果由於對風路考慮不周,將氘燈的熱量直接吹到電子元件和印刷板上,引起電子元件發熱而產生漂移,致使儀器很不穩趣。後來重新設計,改變風路,使紫外檢測器的穩定性得到明顯提高。

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