微小狭缝的制作方法

汪东生

（安徽白鹭电子科技有限公司 安徽 合肥 230088）

微小狭缝的制作方法

汪东生

（安徽白鹭电子科技有限公司 安徽 合肥 230088）

为适应现代产业的发展趋势，小型化产品的结构越来越复杂，对高性能精准的调整的需求越来越迫切，微小狭缝的制作在验证、调试、装配中显得犹为重要，研发过程中做到小批量、多品种的规范化，模块化生产。

光谱仪；狭缝；光谱带宽；光学投影仪；电火花线切割

光谱仪：又称分光仪。以光电倍增管等光探测器在不同波长位置，测量谱线强度的装置。其构造由一个入射狭缝，一个色散系统，一个成像系统和一个或多个出射狭缝组成。以色散元件将辐射源的电磁辐射分离出所需要的波长或波长区域，并在选定的波长上（或扫描某一波段）进行强度测定。分为单色仪和多色仪两种。

狭缝：光谱仪的主要部件之一。狭缝是一条宽度可调、狭窄细长的缝孔。有固定狭缝，单边可调的非对称式狭缝和双边可调的对称狭缝。

光谱带宽：指从单色器射出的单色光谱线强度轮廓曲线的二分之一高度处的谱带宽度。用来表征仪器的光谱分辨率。

光学投影仪：光、机、电、算一体化的精密测量仪器，能高效地检测各种形状复杂工件的轮廓和表面形状，例如：样板、冲压件、凸轮、螺纹、齿轮、成形铣刀、丝攻等各种刀具、工具和零件。

电火花线切割：线切割基本工作原理是利用连续移动的细金属丝（称为线切割的电极丝）作电极，对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型。线切割具有加工余量小、加工精度高、生产周期短、制造成本低等突出优点，线切割已在生产中获得广泛的应用。

1 狭缝的工作原理和应用

1.1 狭缝的工作原理，狭缝是指由一对隔板在光通路上形成的缝隙，用来调节入射单色光的纯度和强度，也直接影响分辩力。分入射狭缝、出射狭缝两种。出射狭缝的宽度通常有两种表示方法：一为狭缝的实际宽度，以毫米(mm)表示，另一种为光谱频带宽度，即指由出射狭缝射出光束的光谱宽度，以纳米nm表示。例如，出射狭缝的宽度是6nm，并不是说出射狭缝的宽度是6nm，而是指由此狭缝射出的光具有6nm的光谱带宽。

1.2 狭缝的选择，狭缝的宽度会直接影响到测定的灵敏度和校准曲线的线性范围。狭缝宽度过大时，入射光的单色光降低，校准曲线偏离比耳定律，灵敏度降低；狭缝宽度过窄时，光强变弱，势必要提高仪器的增益，随之而来的是仪器噪声增大，于测量不利。选择狭缝宽度的方法是：测量吸光度随狭缝宽度的变化。狭缝的宽度在一个范围内，吸光度是不变的，当狭缝宽度大到某一程度时，吸光度开始减小。因此，在不减小吸光度时的最大狭缝宽度，即是所欲选取的合适的狭缝宽度。

1.3 狭缝的应用，主要用在分光光度计方面，纯粹的单色光只是一种理想情况，分光光度计所能得到的“单色光”，实际上只是具有一定波长范围的谱带，狭缝越宽，所包括的波长范围也愈宽。对单色光纯度来说，狭缝是愈窄愈好，但光的强度也就越弱，因此狭缝不能无限制地小，狭缝的最小宽度取决于检测器能准确地进行测量的最小光能量。目前达到的最小宽度为0.1nm。狭缝决定了光谱带宽，而光谱带宽是影响分光光度计中计量分析误差的主要因素之一。

2 常规狭缝的制作方法

通常狭缝是通过腐蚀工艺在硅衬底中间形成的，其尺寸由掩膜版曝光尺寸决定，改变掩膜版曝光尺寸可制成不同尺寸的狭缝。此方法适合狭缝尺寸已定的标准大批量的生产，这种加工方法要有专用设备并且是一种固定的狭缝尺寸，在前期的研发中，生产周期长，参数的不断调整实验中不易实现，特别是研发的前期的实验验证，狭缝尺寸要不断调整得到一个合适的光谱图，这样常规的方法就不方便实现。

3 微小狭缝的制作

3.1 微小狭缝的制作方法采用双面刀片，薄而平整的刀刃，采用通用的加工，电火花线切割是通过线状工具电极，对工件进行脉冲性放电加工的，工作时脉冲电源的正极接工件，负极接电极丝，线切割加工成所需要的轮廓外形，自动化程度高，操作方便，加工周期短，而不破坏原有的刀刃口，两片有刀刃口的左狭缝片、右狭缝片，刀刃对刀刃的放在一个加工有上、下定位槽的接头内，在一定范围内调整左狭缝片、右狭缝片两刀刃口之间左右纳米级的间隙，如图1。

图1

3.2 微小狭缝的测量，在光学投影仪下，把接头放在测量投影仪的工作面上，移动X、Y轴，使测量的接头在投影仪的屏幕上成像，调节调焦手手柄，调整投影仪的焦距，使投影屏幕上的图像清晰，调整待测的接头的边沿与X方向、Y方向平行，从LED屏上读取数值，取X方向、Y方向的中心线与测量盘的中心重合，按XY方向键置零，移动左狭缝片，从LED屏上读取数值到需要的距离，再移动右狭缝片，从LED屏上读取数值到需要的距离；满足于各种要求的狭缝间隙H。

3.3 微小狭缝的装配，将调整好的左狭缝片、右狭缝片之间的间隙H，用软材料压条压紧左狭缝片、右狭缝片，再用螺栓从底座固定在接头上安装装配完成，做成一个整体的调节狭缝部件，如图2。

图2

4 结语

狭缝宽度的是会直接影响到测定的灵敏度和校准曲线的线性范围，影响到测量中的吸光度重要指标。为避免通常狭缝是腐蚀工艺制作的特定要求的，加工周期长，不能调整，提供一种简单可行的方法，特别是研发过程及小批量、多品种的生产，可以非常方便的调试使用，用薄而平整的刀刃，调整间隙达到狭缝的要求。

［1］王跃进.机械原理[M].北京：北京大学出版社，2009.

［2］闻邦椿.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，2010.

［3］李昌厚.紫外可见分光光度计[M].北京：化学工业出版社，2005.

［4］马科斯·玻恩.光学原理[M].北京：电子工业出版社，2008.

汪东生，职业是机械工程（现是机械工程师，主要是新产品的研发）。

周娜］