光譜儀平場全譜接收裝置製造方法

2023-04-27 15:33:26

光譜儀平場全譜接收裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種光譜儀平場全譜接收裝置，包括水平支架、垂直支架、CCD固定塊、CCD板、柱面反射鏡固定塊、柱面反射鏡，柱面反射鏡與CCD模塊的相對位置由平場光柵的特性參數決定，所用平場光柵把特徵譜線分光到一個焦平面上，設計的平場全譜接收裝置保證接收全波段數據。本發明實現了平焦場全譜採集光譜信號，減小光學系統體積、提高CCD直讀光譜儀性能、降低儀器成本。
【專利說明】光譜儀平場全譜接收裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種光譜接收裝置，特別是涉及一種光譜儀平場全譜接收裝置。
【背景技術】
[0002]國內現有的CXD光譜儀的光學系統是用羅蘭光柵設計的，成像焦點在羅蘭圓上而非一條直線上，在使用羅蘭光柵的羅蘭裝置中，光柵中心和感光板中心固定在可動的連杆兩端，連杆的長度為光柵的曲率半徑，其兩端可沿互相垂直的導軌自由滑動。在連杆移動過程中，狹縫、光柵和感光板始終在一羅蘭圓上，這種裝置的缺點為:只能用移動連杆來讀取不同波段的光譜。然而，平場處理是CCD測光工作中重要的一環。平場的好壞與否，直接影響到測光的精度。平場即一個平面的場，就是對光源在平面上的均勻亮度的體現。在羅蘭光柵設計的系統中，CCD檢測器件是用近似直線的圓弧代替直線來檢測，其分析精度受影響，此外，羅蘭光柵所用CCD個數很多，導致光學檢測成本高。本發明所要解決的問題就是設計一種可以用於光譜儀的平場全譜接收裝置，一方面提高精度，一方面降低成本。

【發明內容】

[0003]本發明的目的是提供一種實現平焦場全譜光譜信號採集的光譜儀用接收裝置。
[0004]為達到上述目的，本發明提供了一種光譜儀平場全譜接收裝置，包括CXD支架和至少一個CXD模塊，所述CXD模塊通過螺釘固定在所述CXD支架上。所述CXD支架包括水平支架、垂直支架和定位銷，所述水平支架和垂直支架用螺絲和定位銷固定在一起。
[0005]所述垂直支架和所述水平支架上分別安裝有至少一個CXD模塊，且位於水平支架上的CXD模塊與位於所述垂直支架上的CXD模塊彼此垂直，且依次交錯分布。
[0006]所述CXD模塊包括CXD固定塊、CXD板、柱面反射鏡固定塊、柱面反射鏡、CXD元件和數據接口；所述柱面反射鏡與水平面呈45°夾角。
[0007]水平光線可照射在固定在所述垂直支架上的CXD元件上，照在垂直支架上兩個CCD模塊之間的光線通過所述水平支架上的CCD模塊上的柱面反射鏡反射並垂直射入水平支架上的CXD元件上。
[0008]所述CCD固定塊固定在所述水平支架上。所述柱面反射鏡固定在所述柱面反射鏡固定塊上，所述CCD板、CCD元件、柱面反射鏡固定塊固定在所述CCD固定塊上，所述CCD板為方形板。
[0009]位於所述水平支架上的CXD模塊包括CXD固定塊、CXD板、柱面反射鏡固定塊、柱面反射鏡、CXD元件和數據接口 ；位於所述垂直支架上的CXD模塊包括CXD板、CXD元件和數據接口，不設置柱面反射鏡固定塊、柱面反射鏡和CCD固定塊。
[0010]所述垂直支架為多稜柱體，其軸側面呈Z型，包括下水平板、豎板和上水平板，所述上水平板和下水平板平行，並與豎版垂直，且所述下水平板、豎板和上水平板為一體成型。
[0011]所述水平支架為多稜柱體，其軸側面呈L型，包括長板和短板，所述長板和短板相互垂直且為一體成型。所述垂直支架的下水平板通過若干螺釘和兩個定位銷安裝在所述水平支架的長板上，所述垂直支架的豎板與所述水平支架的長板垂直。所述垂直支架的豎板後側面、水平支架的短板前側面以及水平支架的長板之間構成一凹槽。
[0012]所述CXD固定塊軸側面近似呈L型，包括安裝板和固定板，所述安裝板和固定板彼此垂直且連成一體，所述安裝板用於連接CXD元件、C⑶板、柱面反射鏡固定塊，所述固定板用於連接CXD支架。
[0013]所述安裝板的下表面通過螺釘與所述CCD板的上表面固定。所述安裝板的上表面固定有CCD元件，還固定有柱面反射鏡固定塊，所述柱面反射鏡固定塊上安裝有柱面反射鏡。所述CCD板的下表面上安裝有數據接口。所述柱面反射鏡固定塊的下端固定安裝在所述安裝板的上表面上，且所述柱面反射鏡位於所述CCD元件的前上側。
[0014]所述柱面反射鏡其接收光面為平面，反光面為凹面，所述柱面反射鏡的接收光面與所述(XD板所在的面呈45°角。
[0015]所述水平支架上的CCD模塊通過所述固定板螺絲固定在所述凹槽之間，所述安裝板的下表面通過螺釘與所述CCD板的上表面固定，所述安裝板的上表面固定有CCD元件，所述柱面反射鏡固定塊的下端固定安裝在所述安裝板的上表面上，所述柱面反射鏡固定塊上安裝有柱面反射鏡，且所述柱面反射鏡位於所述CCD元件的前上側，所述CCD板的下表面上安裝有數據接口；
[0016]所述垂直支架上的CXD模塊，其CXD板通過螺釘與垂直支架的上水平板的端面固定，其CXD元件通過螺釘安裝在其CXD板的上表面上，該CXD板的下表面上安裝有數據接□。
[0017]位於水平支架上的CXD模塊與位於垂直支架上的CXD模塊彼此垂直，且依次交錯分布，通過水平支架上的CCD模塊與位於垂直支架上的CCD模塊依次交錯分布能夠防止兩部分CCD模塊在接收光譜時相互幹涉。
[0018]本發明光譜儀全譜接收裝置用於平場光柵，分析譜線衍射到一個焦平面上，這樣就避免的直線與圓弧的近似問題，提高了分析精度。本發明光譜儀平場全譜接收裝置與現有技術不同之處在於本發明光譜儀接收裝置使用於平場光柵而非傳統的羅蘭光柵，為直讀光譜儀開創了一條嶄新的發展方向，本發明中的CCD支架設計輕巧，安裝拆卸方便，CCD支架設計能保證接收到全部光譜信號，做到真正的全譜分析，關鍵的紫外波段採用直射方式接收光譜信號，避免了反射鏡對紫外光的吸收，保證了儀器紫外波段元素的靈敏度，適用於平場光柵，譜線衍射範圍小，使用CCD個數小，有效降低了成本，且保證CCD上的每個像素都在光柵焦點上，有效提高了儀器的分析精度。
[0019]下面結合附圖對本發明的光譜儀平場全譜光學系統作進一步說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發明光譜儀平場全譜接收裝置的軸側圖；
[0021]圖2為本發明光譜儀平場全譜接收裝置的另一個軸側圖(支架定位銷可見)；
[0022]圖3為本發明光譜儀平場全譜接收裝置中CCD模塊的軸側圖。
[0023]圖中:1-CCD支架、2-CCD模塊、3-水平支架、4-垂直支架、5-定位銷、6-CCD固定塊、7-C⑶板、8-柱面反射鏡固定塊、9-柱面反射鏡、10-CXD元件、11-凹槽、12-安裝板、13-固定板、14-數據接口、15-上水平板、16-豎板、17-下水平板、18-短板、19-長板。【具體實施方式】
[0024]如圖1所示，本發明光譜儀平場全譜接收裝置包括C⑶支架1、9個CXD模塊2，CXD模塊2用螺釘固定在C⑶支架I上，結合圖2所示，CXD支架I包括水平支架3、垂直支架4和定位銷5，垂直支架為多稜柱體，其截面呈Z型，包括一體成型的下水平板17、豎板16和上水平板15，且上水平板15和下水平板17平行並與豎板16垂直。水平支架3為多稜柱體，其截面呈L型，包括一體成型的長板19和短板18，且長板19和短板18彼此垂直。垂直支架4的下水平板17通過兩個定位銷5安裝在水平支架3的長板19上，垂直支架4的豎板16與水平支架3的長板19垂直，垂直支架4的豎板16後側面、水平支架3的短板18前側面以及水平支架3的長板19上表面之間構成一凹槽11。
[0025]如圖3所示，CXD模塊2包括CXD固定塊6、CXD板7、柱面反射鏡固定塊8、柱面反射鏡9、CXD元件10和數據接口 14。CXD固定塊6連接在CXD支架I上，CXD板7、柱面反射鏡固定塊8固定在CCD固定塊6上。柱面反射鏡9固定在柱面反射鏡固定塊8上。
[0026]CXD固定塊6近似為多稜柱體，由安裝板12、固定板13組成，安裝板12和固定板13彼此垂直連成一體，其截面近似呈L型。
[0027]CXD模塊2的固定塊6的安裝板12下表面通過螺釘固定連接CXD板7的上表面，安裝板12的上表面安裝有CCD元件10。柱面反射鏡9通過柱面反射鏡固定塊8固定安裝在安裝板12上，柱面反射鏡固定塊8的下端固定安裝在安裝板的上表面上，且柱面反射鏡9位於CXD元件10的前上側。CXD板的下表面上安裝有數據接口 14。
[0028]本實施例中，水平支架3上設置有4個CXD模塊2，該CXD模塊2的CXD固定塊6的固定板13嵌入凹槽11內，並通過螺釘固定在水平支架3的短板18上，其CXD板7水平，且該4個CXD模塊2的CXD板7彼此平行，沿軸線排列。垂直支架4上設置有5個CXD模塊2，該CXD模塊2包括CXD板、CXD元件和數據接口，不設置柱面反射鏡固定塊、柱面反射鏡和CXD固定塊，其CXD板7通過螺釘與垂直支架4上水平板15的端面固定，且該5個CXD模塊2的CXD板7彼此平行，且其中心在一條直線上。位於水平支架3上的CXD模塊與位於垂直支架4上的CXD模塊彼此垂直，且依次交錯分布，通過水平支架3上的CXD模塊與位於垂直支架4上的CCD模塊依次交錯分布能夠防止兩部分CCD模塊在接收光譜時相互幹涉。
[0029]當開始採集光譜信號時，位於垂直支架4上的CXD模塊的CXD元件直接接收光譜數據,位於水平支架3上的CCD模塊2通過柱面反射鏡9的反射來接收光譜數據。水平放置的四個CCD模塊上的柱面反射鏡固定塊與CCD固定塊的相對位置與光柵衍射角有關，柱面反射鏡的寬度可經過計算得出，能保證把安裝到垂直支架上兩個CCD板之間無法接收到的光譜信號反射到安裝在水平支架3上的CXD元件10上。
[0030]本發明的實施例中，9個CXD模塊彼此交錯分布，可以實現多個CXD模塊同時工作，無需滑動即可共同採集光譜信號，擴展了光譜儀可分析的元素個數，從而擴展了單臺光譜儀分析材質的種類，另一方面，由於採用了平場光柵而非傳統的羅蘭光柵，CCD元件可採用直線而非近似直線的圓弧進行光譜檢測，提高了分析精度，從而提高了儀器整體的效率和分析性能。
[0031]以上的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，並非對本發明的範圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通工程技術人員對本發明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發明的權利要求書確定的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種光譜儀平場全譜接收裝置，包括CXD支架(I )、至少一個CXD模塊(2)，所述CXD模塊(2)固定安裝在所述CCD支架(1)上，其特徵在於: 所述CXD支架(1)包括水平支架(3 )、垂直支架(4 )和定位銷(5 )，所述垂直支架(4 )和所述水平支架(3)為多稜柱體形； 所述垂直支架(4)和所述水平支架(3)上分別安裝有至少一個CXD模塊(2)，且位於水平支架(3)上的CXD模塊與位於所述垂直支架(4)上的CXD模塊彼此垂直，且依次交錯分布； 所述CXD模塊(2 )包括CXD固定塊(6 )、C⑶板(7 )、柱面反射鏡固定塊(8 )、柱面反射鏡(9)、CCD元件(10)和數據接口(14)； 所述柱面反射鏡(9)與水平面呈45°夾角；水平光線可照射在固定在所述垂直支架(4)上的C⑶元件(10)上，照在垂直支架(4)上兩個CXD模塊(2)之間的光線通過所述水平支架(3)上的CXD模塊上的柱面反射鏡(9)反射並射入水平支架(3)上的CXD元件(10)上。
2.根據權利要求1所述的光譜儀平場全譜接收裝置，其特徵在於， 位於所述水平支架(3 )上的CXD模塊(2 )包括CXD固定塊(6 )、C⑶板(7 )、柱面反射鏡固定塊(8)、柱面反射鏡(9)、CXD元件(10)和數據接口(14)； 位於所述垂直支架(4)上的CXD模塊(2)包括C⑶板(7)、CXD元件(10)和數據接口(14 )，不設置柱面反射鏡固定塊(8 )、柱面反射鏡(9 )和CCD固定塊(6 )。
3.根據權利要求2所述的光譜儀平場全譜接收裝置，其特徵在於， 所述垂直支架(4 )的軸側面呈Z型，包括下水平板(17 )、豎板(16 )和上水平板(15 )，所述上水平板(15 )和所述下水平板(17 )彼此平行且與所述豎板(16 )垂直，且三者一體成型； 所述水平支架(3)軸側面呈L型，包括長板(19)和短板(18)，所述長板(19)和所述短板(18)彼此垂直且二者一體成型； 所述垂直支架(4 )的下水平板(17)通過兩個定位銷(5 )固定安裝在所述長板(19 )上，所述垂直支架(4)的豎板(16)與所述水平支架(3)的長板(19)垂直，所述垂直支架(4)的豎板(16)的後側面、水平支架(3)的短板(18)的前側面以及水平支架(3)的長板(19)上表面之間構成一凹槽(11); 所述CCD固定塊(6)為多稜柱體，其軸側面近似呈L型，包括安裝板(12)和固定板(13)，所述安裝板(12)和固定板(13)彼此垂直且連成一體，所述安裝板(12)用於連接CXD元件(10 )、C⑶板(7 )和柱面反射鏡固定塊(8 )，所述固定板(13 )用於連接C⑶支架(1); 所述水平支架(3)上的C⑶模塊(2)通過所述固定板(13)固定在所述凹槽(11)之間；所述垂直支架(4)上的C⑶模塊(2)，其C⑶板(7)通過螺釘與垂直支架的上水平板的端面固定。
4.根據權利要求3所述的光譜儀平場全譜接收裝置，其特徵在於， 在水平支架(3)上的C⑶模塊(2)中，所述安裝板(13)的下表面通過螺釘與所述CXD板(7)的上表面固定，所述安裝板(13)的上表面固定有CCD元件(10)，所述柱面反射鏡固定塊(8)的下端固定安裝在所述安裝板(13)的上表面上，所述柱面反射鏡固定塊(8)上安裝有柱面反射鏡(9)，且所述柱面反射鏡(9)位於所述CCD元件(10)的前上側，所述CCD板 (7)的下表面上安裝有數據接口(14)；在垂直支架(4 )上的CXD模塊(2 )中，所述CXD元件(10 )通過螺釘安裝在所述CXD板(7)的上表面上，所述C⑶板(7)的下表面上安裝有數據接口(14)。
5.根據權利要求4所述的光譜儀平場全譜接收裝置，其特徵在於， 所述垂直支架(4 )安裝有5個C⑶板(7 )，該5個CXD模塊(2 )的C⑶板(7 )彼此平行，沿軸線設置；所述水平支架(3 )安裝有4個CXD模塊(2 )，該4個CXD模塊(2 )的C⑶板(7 )彼此平行，且其中心在一條直線上，水平安裝的4個CXD模塊(2)與垂直安裝的5個CXD模塊(2)交叉放置。
6.根據權利要求5所述的光譜儀平場全譜接收裝置，其特徵在於:所述柱面反射鏡(9)的背面為平面，接收光面為凹面，所述柱面反射鏡(9)的背面粘接在柱面反射鏡固定塊(8)的上部，所述柱面反射鏡(9)背面與安裝板(13)所在的平面呈45°角。
7.根據權利要求6所述的光譜儀平場全譜接收裝置，其特徵在於:所述水平放置的四個CCD模塊(2)上的柱面反射鏡固定塊(8)與CCD固定塊(6)的相對位置與光柵衍射角有關; 所述水平支架上安裝的CCD模塊(2)的柱面反射鏡(9)將安裝在垂直支架(4)上兩個CXD板(7)之間無法接收到的光譜信號反射到安裝在水平支架(3)上的CXD元件(10)上，所述柱面反射鏡(9)的寬度通過實際需求經過計算得出。
8.根據權利要求7所述的光譜儀平場全譜接收裝置，其特徵在於:所述水平支架(3)、垂直支架(4)、CXD固定塊(6·)和柱面反射鏡固定塊(8)都用鋼材製成。
【文檔編號】G01J3/28GK103852167SQ201410040491
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年1月27日 優先權日:2014年1月27日
【發明者】許玉興, 趙珍陽, 邱平, 李勝男, 高國棟, 劉君, 李香宇, 張乃洲 申請人:煙臺東方分析儀器有限公司, 山東東儀光電儀器有限公司