基于triz的技术系统进化理论分析并预测单色器的狭缝装置的进化路线

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1、基于TRIZ的技术系统进化理论分析单色器的狭缝装置的进化路线并预测新技术系统铂江摘要本文通过从技术系统进化规律、进化法则及进化路线各方面分析狭缝技术系统的自然发展，验证了TRIZ的技术系统进化理论。并在TRIZ进化理论的指导下预测了新的狭缝技术系统的发展方向，并提出具体的技术系统方案。关键词TRIZ技术系统进化狭缝装置技术系统预测正文一、阿奇舒勒技术系统进化论简述阿奇舒勒于1946年开始创立TRIZ理论，其中最重要的理论之一是技术系统进化理论。阿奇舒勒技术系统进化论的主要观点是：技术系统的进化和发展并不是随机的，而是遵循着一定的客观规律，所有系统都是向着

2、“最终理想化”的方向进化的。通过对技术系统变化的研究可以揭示这些模式，并专门应用于推进系统的进化阶段。TRIZ理论中有两条重要规律：1.技术系统的进化规律满足一条S曲线2.通过矛盾的产生、恶化和消解来实现整个系统的进化九条技术系统进化法则为传统TRIZ不可分割的一部分。这些法则可以用于应对艰难的挑战，预见技术系统的进化：1．系统完备性法则2．系统能量传递法则3．系统协调性法则4．提高理想度法则5．子系统不均衡进化法则6．向超系统进化法则7．向微观级进化法则8．提高物场度法则9．提高动态性、可控性和减少人参与法则所谓技术系统是指实际完成功能的物体的某个集合

3、。阿奇舒勒提出的技术系统模型：控制装置执行装置动力装置传输装置图1.阿奇舒勒提出的技术系统模型二、单色器的狭缝装置的功能在分光光谱仪器中，为了分析和检测物质，需要将不同波长的光通过分光元件在空间展开形成的光谱带，再通过狭缝截取出一定波长范围的单色光，完成这一功能的系统称为单色器。通常单色器上都有入射狭缝和出射狭缝，入射和出射狭缝的空间相对位置及狭缝宽度等指标的精度直接影响光谱仪器的光谱分辨率和光谱带宽等指标。入射狭缝和出射狭缝组成狭缝系统，狭缝系统在光谱仪器中具有非常重要的作用。图2.棱镜分光单色器图3.光栅分光单色器入射狭缝位于准直物镜的焦平面上，对于

4、仪器后面的系统而言，入射狭缝成为替代的、实际的光源，限制着进入仪器的光束。进入单色器的光经色散元件色散后，再经聚焦元件聚焦成按波长排列的光谱带，并从位于聚焦元件的焦平面上出射狭缝射出单色光，射出单色器的光线波长区域的大小由出射狭缝宽度决定。单色器的分辨率是指仪器对于紧密相邻的峰（吸收或反射）可分辨的最小波长间隔，是衡量单色仪性能的重要指标之一。从单色器输出的光束单色性不仅与色散有关，也与单色器的出射狭缝宽度直接有关。光谱带宽是指检测器检测到的光能量为峰值之半的两点间的波长间隔（或波数间隔）。光谱带宽大致可以认为是线色散率倒数与机械狭缝宽度的乘积。当仪器的

5、色散率固定时，光谱带宽将随机械狭缝宽度而变化。对光谱带宽准确度和精度的要求通常为相对精度±10%，也就是越窄的光谱带宽绝对精度要求越高，比如标称光谱带宽为0.1nm时，那么实际光谱带宽为0.1±0.01nm，最窄的光谱带宽决定了对狭缝宽度的精度要求。在单色器中，入射狭缝与出射狭缝都必须有一定的宽度，以保证单色器有一定能量的光输出。对于光谱仪，在定性分析时一般用较窄的狭缝，这样可一提高分辨率，使邻近的谱线清晰分开。在定量分析时则采用较宽的狭缝，以得到较大的谱线强度。一般原则，在不引起吸光度减少的情况下，采用尽可能大的狭缝宽度。在单色器中由于存在谱线弯曲，因

6、此可以将入射狭缝、出射狭缝设计为具有一定曲率的弯曲狭缝，用以对谱线弯曲造成的后果进行一定的补偿。单色器工作时多采用入射狭缝宽度等于出射狭缝宽度，二者也可以不等。狭缝高度也应该可以根据需要进行调整。光谱仪的光谱范围可能从紫外到红外，整个光谱范围的光都需要从狭缝通过。综上所述，理想的狭缝应该是这样的：狭缝具有一定宽度；其宽度、高度、弯曲曲率可以根据仪器测量对光谱带宽或分辨率的要求以及补偿像差、调节光强等其他要求自动调整，其宽度范围从不发生衍射的最小宽度（通常为0.02mm左右）到3mm左右；其最高宽度精度±2μ；入射狭缝和出射狭缝可以等宽或不等宽；狭缝厚度越

7、薄越好，通常<0.1mm；通光的光谱范围从紫外到红外。三、已有狭缝装置的发展过程由于技术实现的难度，最初的狭缝装置是具有固定的形状、宽度、高度、厚度的黑色金属狭缝片，如图4所示，分别用两片金属狭缝片作为入射狭缝和出射狭缝，实现某一特定光谱带宽要求。由于狭缝宽度不可调，使用者只能根据通常使用要求的光谱带宽、分辨率等指标要求，折衷地进行选择。从技术系统的角度来分析固定狭缝装置，如图5所示这是一个不完备的技术系统。它只有执行机构（狭缝片），其精度是靠设备保证的，需要变换缝宽时，靠人来更换，控制装置、动力装置、传输装置的功能由超系统的人、工具或设备来实现的。图4

8、.固定狭缝片固定狭缝图6.双固定狭缝片图5.固定狭缝的技术系统模型由于固定狭缝功