Hvordan fungerer optisk håndtag?

Sådan fungerer det:

1. opsætning: En laserstråle er rettet mod et lille spejl fastgjort til det objekt, hvis forskydning du vil måle. Den reflekterede bjælke er rettet mod en positionsfølsom detektor (PSD).

2. håndtagsforstærkning: Spejlet fungerer som en håndtag. En lille forskydning af spejlet forårsager en meget større forskydning af den reflekterede bjælke på PSD. Dette skyldes, at reflektionsvinklen ændres med forekomstens vinkel, og afstanden mellem spejlet og PSD forstørrer denne ændring.

3. Geometrisk optik: Forholdet mellem forskydningen af ​​objektet og forskydningen af ​​den reflekterede bjælke på PSD styres af simpel geometrisk optik. Hvis afstanden mellem spejlet og PSD er `l` og rotationsvinklen af ​​spejlet er` θ`, er forskydningen af ​​den reflekterede bjælke på PSD `2Lθ '.

4. PSD -måling: PSD registrerer placeringen af ​​det reflekterede laserplads på dens overflade. Ændringen i placeringen af ​​stedet er direkte proportional med forskydningen af ​​objektet.

vigtige fordele ved optiske håndtag:

* Høj følsomhed: Optiske håndtag kan detektere forskydninger så små som et par nanometre.

* Måling af ikke-kontakt: Enheden behøver ikke at røre ved det objekt, der måles, hvilket eliminerer risikoen for at påvirke objektets bevægelse.

* alsidighed: Optiske håndtag kan bruges til at måle en lang række bevægelser, herunder lineære, vinkelformede og vibrationelle forskydninger.

Ansøgninger:

Optiske håndtag finder brede anvendelser inden for forskellige felter, herunder:

* biomedicinsk forskning: Måling af cellebevægelser, muskelsammentrækninger og andre biologiske processer.

* nanoteknologi: Undersøgelse af bevægelsen af ​​nanoskala -objekter, som atomkraftmikroskopi.

* Materialsvidenskab: Karakterisering af materialernes mekaniske egenskaber på et mikroskopisk niveau.

* teknik: Måling af vibrationer, afbøjninger og andre dynamiske fænomener i strukturer.

Bemærk:

Følsomheden af ​​en optisk håndtag kan forbedres yderligere ved at bruge en mere kraftfuld laser, en længere afstand mellem spejlet og PSD og en mere præcis PSD.