一种长工作距离的紫外成像物镜系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种长工作距离的紫外成像物镜系统，包括透镜套筒，还包括依次设置在透镜套筒内的正弯月透镜、第一平凸透镜、双凸透镜、平凹透镜和第二平凸透镜。正弯月透镜、第一平凸透镜、双凸透镜、平凹透镜和第二平凸透镜两个表面均蒸镀有增透膜。本实用新型专利技术的元件易于获取和加工制造，易于高精度加工，工作距离长，杂散光小。杂散光小。杂散光小。

【技术实现步骤摘要】
一种长工作距离的紫外成像物镜系统


[0001]本技术涉及基于球面镜的成像物镜系统，主要用于Be
+
离子自发辐射紫外荧光的收集与成像。本实验新型物镜系统的工作距离为67.6mm，所有透镜双面蒸镀313.1nm增透膜，特别实用与Be
+
离子研究体系中远距离荧光收集与成像。

技术介绍

[0002]囚禁离子是通过组合交流和直流电压来实现离子的三维囚禁，能够隔离背景气体和激光冷却。现如今，不同的囚禁离子体系，例如Be
+
，Mg
+
，Ca
+
，Yb
+
等，已经广泛用于激光光谱，量子计算，量子信息，推动着基础物理，量子物理和粒子物理等领悟的发展。在基于这些体系的研究中，离子的位置，运动态以及量子态等信息都需要通过离子受激辐射的荧光收集来探测。因此用于荧光搜集与成像的物镜系统是这类研究中非常关键的部件。
[0003]最简单的收集和成像系统是利用简单的球面凸透镜来会聚离子辐射荧光。但是由于球面镜像差大，数值空间小，荧光在真空系统中经过真空窗片和球面镜后成像质量差、分辨率低。解决办法之一是利用相应焦距的非球面镜，非球面镜通过高阶像差修正可以获得高分辨率成像和大的数值孔径。非球面镜的缺点在于其焦距一般较短，需要距离成像物近，同时不适合对荧光的分束。除了简单的凸透镜成像方法，显微镜物镜也是该领域常使用的物件之一。显微物镜具有短焦距、大视场、体积小、无限共轭成像等特点。但是其工作距离一般小于20mm，在使用时不能放置在真空腔内，因此一般需要使用等比例的成像透镜先进行前级成像，在通过显微镜物镜放大。这种两级结构降低了显微物镜的性能，增加了系统复制度。

技术实现思路

[0004]针对传统球面镜成像像差大、数值孔径小，以及显微物镜系统复杂、工作距离短、成本高的问题，本技术基于球面镜的像差修正理论，通过优化透镜焦距、间距提供了一种长工作距离的紫外成像物镜，能够适用于基于Be
+
离子313nm波长荧光成像的量子物理实验。
[0005]为了实验上述目标，本技术通过以下技术方案予以实现：
[0006]一种长工作距离的紫外成像物镜系统，包括透镜套筒，还包括依次设置在透镜套筒内的正弯月透镜、第一平凸透镜、双凸透镜、平凹透镜和第二平凸透镜。
[0007]如上所述的正弯月透镜、第一平凸透镜、双凸透镜、平凹透镜和第二平凸透镜两个表面均蒸镀有增透膜。
[0008]如上所述的增透膜的增透波长为313nm。
[0009]如上所述的正弯月透镜、第一平凸透镜、双凸透镜、平凹透镜和第二平凸透镜对313nm荧光的折射率为1.458。
[0010]如上所述的正弯月透镜、第一平凸透镜、双凸透镜、平凹透镜和第二平凸透镜为同轴设置。
[0011]如上所述的正弯月透镜的两面分别为凸面和凹面；
[0012]第一平凸透镜的两面分别为平面和凸面；
[0013]双凸透镜的两面分别为凸面；
[0014]平凹透镜的两面分别为平面和凹面；
[0015]第二平凸透镜的两面分别为平面和凸面。
[0016]如上所述的透镜套筒内依次设置有第一透镜卡环、第二透镜卡环、第三透镜卡环、第四透镜卡环、第五透镜卡环和第六透镜卡环，正弯月透镜、第一平凸透镜和双凸透镜卡设在第一透镜卡环、第二透镜卡环之间，第一平凸透镜平面与正弯月透镜的凸面相切，双凸透镜的凸面与第一平凸透镜的凸面相切，
[0017]平凹透镜卡设在第三透镜卡环和第四透镜卡环之间，
[0018]第二平凸透镜卡设在第五透镜卡环和第六透镜卡环之间。
[0019]如上所述的正弯月透镜和第一平凸透镜的中心厚度为7.84mm，
[0020]双凸透镜的中心厚度为6.54mm，
[0021]平凹透镜的中心厚度为2.5mm，
[0022]平凹透镜的凹面与双凸透镜的凸面之间中心距离为14.77mm，
[0023]第二平凸透镜的中心厚度为3.7mm，
[0024]第二平凸透镜的平面与平凹透镜的平面之间的距离为51mm，
[0025]正弯月透镜的凹面和凸面的曲率半径分别为
‑
46.53mm和
‑
135.25mm，
[0026]第一平凸透镜的凸面的曲率半径为
‑
69.01mm；
[0027]双凸透镜的两个凸面的曲率半径分别为182.99mm和
‑
182.99mm；
[0028]平凹透镜的凹面的曲率半径为
‑
68.85mm；
[0029]第二平凸透镜的凸面的曲率半径为
‑
460.1mm；
[0030]如上所述的正弯月透镜、第一平凸透镜、双凸透镜、平凹透镜和第二平凸透镜的材质为熔融石英。
[0031]如上所述的第一透镜卡环、第二透镜卡环、第三透镜卡环、第四透镜卡环、第五透镜卡环和第六透镜卡环周向均设置有与透镜套筒内的内螺纹适配的外螺纹。
[0032]本技术相对于现有技术，具有以下有益效果：
[0033]1、本技术采用的球面镜为标准的150mm焦距的正弯月透镜、200mm焦距的双凸透镜、150mm焦距的第一平凸透镜、
‑
200mm焦距的平凹透镜。其材料易于获取和加工制造，
[0034]2、本技术采用的球面镜曲面函数简单，易于高精度加工。
[0035]3、本技术工作距离长，即透镜套筒表面与成像对象之间的距离为67.6mm。
[0036]4、本技术采用像差修正原理，成像分辨率高，OTF模值在0.2时对应的空间频率为110lp/mm。
[0037]5、本技术采用像差修正原理，近轴物体成像接近衍射极限，艾里斑为8.8微米。
[0038]6、本技术的正弯月透镜、第一平凸透镜、双凸透镜、平凹透镜、第二平凸透镜为2英寸球面镜，势场大，物方空间NA达到0.27。
[0039]7、本技术的正弯月透镜、第一平凸透镜、双凸透镜、平凹透镜、第二平凸透镜表面蒸镀313nm增透膜及透镜套筒为进行黑色氧化处理，杂散光小。
[0040]8、本技术第二平凸透镜选用1000mm焦距平凸透镜实现了成像系统14.7倍的近轴放大率，0.31倍的角放大率。
[0041]9、本技术选择不同焦距的透镜作为第二平凸透镜可以实现不同的放大倍率。
[0042]10、本技术实际应用中，点光源辐射的荧光后经过正弯月透镜、第一平凸透镜、双凸透镜、平凹透镜之后为平行光，因此平凹透镜和第二平凸透镜之间的距离可以自由调节。
[0043]11、本技术在平凹透镜和第二平凸透镜之间增加平面分束镜可以在不改变传播光路的情况下实现荧光分束用于不同的实验目的。
附图说明
[0044]图1是本技术的结构示意图。
[0045]图2为图1中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种长工作距离的紫外成像物镜系统，包括透镜套筒(1)，其特征在于，还包括依次设置在透镜套筒(1)内的正弯月透镜(3)、第一平凸透镜(4)、双凸透镜(5)、平凹透镜(8)和第二平凸透镜(11)。2.根据权利要求1所述的一种长工作距离的紫外成像物镜系统，其特征在于，所述的正弯月透镜(3)、第一平凸透镜(4)、双凸透镜(5)、平凹透镜(8)和第二平凸透镜(11)两个表面均蒸镀有增透膜。3.根据权利要求2所述的一种长工作距离的紫外成像物镜系统，其特征在于，所述的增透膜的增透波长为313nm。4.根据权利要求3所述的一种长工作距离的紫外成像物镜系统，其特征在于，所述的正弯月透镜(3)、第一平凸透镜(4)、双凸透镜(5)、平凹透镜(8)和第二平凸透镜(11)对313nm荧光的折射率为1.458。5.根据权利要求1所述的一种长工作距离的紫外成像物镜系统，其特征在于，所述的正弯月透镜(3)、第一平凸透镜(4)、双凸透镜(5)、平凹透镜(8)和第二平凸透镜(11)为同轴设置。6.根据权利要求1所述的一种长工作距离的紫外成像物镜系统，其特征在于，所述的正弯月透镜(3)的两面分别为凸面和凹面；第一平凸透镜(4)的两面分别为平面和凸面；双凸透镜(5)的两面分别为凸面；平凹透镜(8)的两面分别为平面和凹面；第二平凸透镜(11)的两面分别为平面和凸面。7.根据权利要求6所述的一种长工作距离的紫外成像物镜系统，其特征在于，所述的透镜套筒(1)内依次设置有第一透镜卡环(2)、第二透镜卡环(6)、第三透镜卡环(7)、第四透镜卡环(9)、第五透镜卡环(10)和第六透镜卡环(12)，正弯月透镜(3)、第一平凸透镜(4)和双凸透镜(5)卡设在第一透镜卡环(2)、第二透镜卡环(6)之间，第一平凸透镜(4)平面与正弯月透镜(3)的凸面相切，双凸透镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：周朋朋，管桦，陈邵龙，孙伟，周志强，黄垚，高克林，
申请(专利权)人：中国科学院精密测量科学与技术创新研究院，
类型：新型
国别省市：