| 非才 |
2008-06-29 11:08 |
激光干涉測量技術(shù)概述
測量在工業(yè)中是不可缺少的，如長度的測量，位移的測量，速度的測量等等。不同的應(yīng)用，要求的測量精度不同，因而需要用不同的手段去實現(xiàn)。以長度或位移的測量為例，當(dāng)測量精度要求為毫米量級時，用普通米尺就足夠了，而卡尺的測量精度則可達(dá)到百分之一毫米，最大量程為幾十厘米。對較大尺度進(jìn)行更精密的測量，特別是，對快速運動物體的位置或位移進(jìn)行實時測量，傳統(tǒng)方法就有些力不從心了。而激光則為精密測量提供了最強(qiáng)有力的工具。 !xo; $4
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日本計量研究所與東京精密儀器公司組成的聯(lián)合研究組，推出一種測定三維運動物體位置的方法，系統(tǒng)包括4臺干涉儀，所用光源為波長632.8納米的氦-氖激光器，被測物體上裝有光的反射體。在該研究組進(jìn)行的一次實驗中，高2米的機(jī)器人手臂以50厘米每秒的速度運動，系統(tǒng)對其臂端反射體的位置進(jìn)行了測量，測量精度達(dá)到1微米。 u+/1r yp
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迄今大多數(shù)精確測量位移的干涉儀都以穩(wěn)定的激光源為基礎(chǔ)，以確保其具有足夠的相干長度，而整套系統(tǒng)的價格也相當(dāng)昂貴。據(jù)報導(dǎo)，耶路撒冷的一家以色列公司最近發(fā)明一項專利，以未采取特殊穩(wěn)定措施的氦-氖激光器的固有穩(wěn)定性為基礎(chǔ)，研制出一種廉價而精密的位移測量系統(tǒng)。據(jù)稱，其性能與相對昂貴和復(fù)雜的穩(wěn)定激光干涉儀位移計相似，在1米的距離上測量精度達(dá)到0.3微米。 gg%9EJpP
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激光干涉儀最令人感興趣的應(yīng)用之一也許是對引力波的測定。愛因斯坦曾推測，諸如星體爆炸，黑洞撞擊和宇宙“最初”的大碰撞之類的強(qiáng)烈天文事件可能形成引力波。但由于這種波如果存在的話也非常弱，因此，幾十年來從未能探測到，也無法確定其是否存在。 !JC!GS"M5
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隨著激光技術(shù)的發(fā)展，激光干涉精密測量的靈敏度空前提高，人們重新對此發(fā)生了濃厚興趣。據(jù)最近報導(dǎo)，德國和英國正在德國漢諾威附近建立一個稱為geo600的系統(tǒng)，試圖對引力波進(jìn)行探測。參與該系統(tǒng)研究工作的有來自德國和美國的許多研究小組，如德國的漢諾威大學(xué)、加欣的馬普量子光學(xué)研究所和波茨坦的愛因斯坦研究所，以及英國的格拉斯哥大學(xué)和威爾士大學(xué)研究小組等。總計1050萬美元的投資由德國馬普學(xué)會和大眾汽車基金會以及英國的粒子物理學(xué)和天文學(xué)研究委員會提供。 cl3Dwrf?
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據(jù)透露，geo600預(yù)期在所測長度上能探測到的變化可小至單個原子核直徑的幾分之一。這個靈敏度相當(dāng)于地球到銀河系中心的距離上20厘米的變化；或者說，在繞地球10圈的距離上，只要有一個原子直徑長度的變化就可以探測到！這是多么令人不可思議的名副其實的“天文數(shù)字”！ lH8e?zJ
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據(jù)悉，在此之前世界上已有一些類似的裝置，如美國漢福德和里維斯頓的兩個系統(tǒng)，意大利比薩系統(tǒng)及日本的一個系統(tǒng)。geo600是這些系統(tǒng)的補(bǔ)充，如果在至少4處探測成功，則引力波源的位置也可確定。 " .:b43Z
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引力波的首次測量將是物理學(xué)的重大事件，而它在現(xiàn)實中的意義是使天文學(xué)家們可以洞察宇宙中發(fā)生的過程。有趣的是，激光產(chǎn)生的基礎(chǔ)是80年前愛因斯坦的天才預(yù)言——受激輻射躍遷。而今天，人們又在借助激光試圖驗證這位天才學(xué)者的另一預(yù)言（我們暫且不稱這一預(yù)言也是天才的，但它一旦被證實，定然無愧于這一稱號）。
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