阿貝比長儀

在天文工作中﹐用於測量底片上譜線間的距離。比長儀的量程200毫米﹐測量精度可達±1.5微米。儀器分三部分﹕精密導軌。置片台﹐是一塊可沿導軌移動的鋼板﹐它的一側裝著一條透明毫米尺﹐另一側放待測底片。兩架固定聯結的顯微鏡﹕一架用來對物體﹐稱為對準顯微鏡﹔另一架用來對準毫米尺上的刻線和讀數﹐稱為讀數顯微鏡。移動置片台﹐當對準顯微鏡從對準一條譜線到另一條譜線時﹐讀數顯微鏡對準的毫米尺上的二次讀數之差﹐即為譜線間的距離。根據阿貝提出的原理﹐只要待測對象和毫米尺精確地位於同一高度﹐置片台的滑動誤差就不會影響測量精度。為了消除對準誤差﹐可將底片轉180°再測量一遍。熟練的測量者用這種儀器測量不對稱的譜線﹐精度往往比自動測量儀器還高。用比長儀測量底片上待測譜線和比較譜線的位置﹐根據經驗公式就可以計算出待測譜線的波長。

被測物體通過反射鏡9 照明（圖1），由3 倍物鏡組2 成像在目鏡1 的分劃板上，用目鏡1 進行對線。二者組成對?線顯微鏡，其放大率為30 倍。同時，由反射鏡8 照明安裝在儀器工作台上的標尺5，經物鏡4 放大5 倍後成像在帶有阿基米德雙螺線的分劃板7 上，從目鏡6 中進行讀數。目鏡6 、分劃板7 組成測微目鏡，測微目鏡、物鏡組4 組成讀數顯微鏡，其放大率為60倍。

測微目鏡的結構見圖2，在固定分劃板4 上均勻刻有總長度為5 mm 的10 個分度，轉動齒輪手柄2，通過齒輪傳動，帶動旋轉分劃板7 圍繞作為軸的小鋼珠5 轉動，在旋轉分劃板上刻有10 圈阿基米德雙螺線，其螺距為0. 5 mm，在雙螺線內側刻劃有100 等分圓周刻度，在讀數顯微鏡目鏡中看到的分劃板如圖3 所示。

儀器設計要求讀數顯微鏡物鏡的放大率必須為5 倍，這樣，石英標尺上相距為1 mm 的兩條刻劃線，經物鏡成?像在?分劃板上後，其像的間距為5 mm，剛好與固定分劃板上10 個分度的總長度相等，這樣，固定分劃板上的一個刻度格的長度，對應於石英標尺上的實際距離為0. 1 mm。因此二圈螺旋線之分度值為l/ 10 mm。圓刻尺一個分度值為1/ 1 000 mm。因此轉動手柄2，分別讀出轉動前和轉動後的讀數便可以得出移動的長度。

⑴ 由於讀數顯微鏡物鏡放大倍數不準帶來的誤差。

⑵ 偏心差引起的誤差。主要由阿基米德螺線細分結構引起。

⑶ 判讀誤差。在用測微目鏡進行測量時，是通過使被測刻劃線的像位於阿基米德雙螺線的中心位置來進行判讀的。在不同判讀條件下人眼瞄準的判讀誤差是不同的。

針對誤差產生的原因，對原阿貝比長儀的一種改進。

⑴用容柵千分尺代替阿基米德螺線細分結構。

容柵千分尺 ^[1]  讀數可分辨到0. 1μm，如果通過合理的設計安排，利用容柵千分尺來代替阿貝比長儀，測微目鏡中的光學放大加阿基米德螺線細分結構，就可以有效消除在前面關於比長儀主要儀器誤差來源中提出的，由於物鏡放大倍數不準及旋轉分劃板上阿基米德螺線偏心所引起的誤差。

⑵對儀器分劃板的改造

通過前面的改造，雖然完全消除了讀數顯微鏡物鏡放大倍數不準及阿基米德螺線偏心帶來的誤差,但判讀方法並不理想，為了能更好地進行判讀。參照原測微目鏡固定分劃板的尺寸，設計、改裝瞭如圖4所示的分劃板。

比長儀可以完全去掉結構複雜的測微目鏡，故可大幅度降低儀器的製造成本。如果用一個放大倍率更大的目鏡則可提高測量的判讀精度（原儀器將讀數顯微鏡目鏡的倍率設計為5 倍，是為了有2 mm 的視場，改造後則無此要求）。通過容柵千分尺自帶的串行通訊口，還可實現用計算機實時採集數據。 ^[2]