一種集成型可攜式超微光譜儀的光學系統的製作方法

2023-10-09 09:22:44

一種集成型可攜式超微光譜儀的光學系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種集成型可攜式超微光譜儀的光學系統，它包括光纖連接器、入射狹縫、凹面反射鏡、分光元件、凹面聚焦鏡和高靈敏度CCD陣列探測器，待測光信號由光纖連接器接入光譜儀，光纖連接器的輸出光路上裝有入射狹縫，光信號從入射狹縫射出後射到凹面反射鏡上，光信號經凹面反射鏡反射至分光元件，分光元件將入射光信號在不同方向上分散成波長不同的單色光，單色光射到凹面聚焦鏡上，由凹面聚焦鏡會聚並反射到高靈敏度CCD陣列探測器上，其特徵在於：所述分光元件為大角色散元件，其角色散率為10-2rad/nm，本分光元件比普通光柵的角色散率大一個量級，可以在保持傳統高靈敏度CCD陣列探測器解析度不變的條件下壓縮光路，實現光譜儀的超微化。
【專利說明】一種集成型可攜式超微光譜儀的光學系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及物質成分分析的光譜儀器【技術領域】，具體講就是一種通過對被分析樣品和標樣光強度的對比來分析物質成分的集成型可攜式超微光譜儀的光學系統。
【背景技術】
[0002]光譜儀是能在近紫外光——可見光譜區域內對樣品物質作定性和定量分析，是理化實驗室常用的光譜分析儀器之一，採用先進的閃耀光柵單色器，具有波長精度高，單色性好，雜散光低等優點，採用微機測量系統，τ -A轉換精度高，並有自動調整0%和調整100%，濃度因子設定、濃度直讀，並可選擇串行數據印表機進行數據列印功能。廣泛應用於醫藥衛生，臨床檢驗，生物化學，石油化工，環境保護，質量控制等部門。
[0003]光譜儀又稱分光光度計，其基本工作原理是溶液中的物質在光的照射激發下，產生了對光的吸收效應，物質對光的吸收是具有選擇性的。各種不同的物質都具有其各自的吸收光譜，因此當某單色光通過溶液時，其能量就會被吸收而減弱，光能量減弱的程度和物質的濃度有一定的比例關係，光譜儀就是利用這一原理來對被分析樣品和標樣光強度的對比來分析物質成分的。
[0004]光譜儀能夠將複雜的信號光分解為不同波長的光譜序列，進而對物質的成分、濃度和結構等方面的信息進行測量、分析和處理。因此，光譜儀不但被廣泛應用於冶金、地質、石油化工、醫藥衛生、環境保護等領域；同時也是軍事偵察、宇宙探索、資源和水文探測等必不可少的遙感設備。近年來，隨著社會對於大氣及水環境監測、食品藥品安全等民生領域的重視程度迅速發展，光譜儀的使用範圍迅速擴大，但是由於目前傳統光譜儀體積較大，不易攜帶，無法適應對大氣及水環境進行監測時，需要能夠方便攜帶安裝的要求。

【發明內容】

[0005]本發明的目的是針對現有的光譜儀體積較大，不易攜帶，無法滿足現有的對大氣及水環境監測時需要將光譜儀隨身攜帶的技術要求，提供一種集成型可攜式超微光譜儀的光學系統，大大縮小了光譜儀的體積，使光譜儀便於攜帶，滿足了對大氣及水環境監測時便於攜帶，易於安裝的要求。
[0006]技術方案
[0007]為了實現上述技術目的，本發明設計一種集成型可攜式超微光譜儀的光學系統，它包括光纖連接器1、入射狹縫2、凹面反射鏡3、分光元件4、凹面聚焦鏡5和高靈敏度CXD陣列探測器6，待測光信號由光纖連接器I接入光譜儀，所述光纖連接器I的輸出光路上裝有入射狹縫2，光信號從入射狹縫2射出後射到凹面反射鏡3上,光信號經凹面反射鏡3反射至分光兀件4,分光兀件4將入射光信號在不同方向上分散成波長不同的單色光,單色光射到凹面聚焦鏡5上，由凹面聚焦鏡5會聚並反射到高靈敏度CCD陣列探測器6上，其特徵在於:所述分光元件4為大角色散元件，其角色散率為10_2rad/nm.[0008]所述分光元件為多層膜複合納米柱狀的結構，所述多層膜與納米柱狀相垂直。所述分光元件的多層膜周期為180nm，納米柱狀結構長程無序、短程有序。
[0009]本發明利用多角度分光元件比傳統光柵的角色散能力強約一個量級，可以在保持傳統高靈敏度CCD陣列探測器解析度不變的條件下壓縮光路，大大縮小了光譜儀的體積，使光譜儀便於攜帶，滿足了對大氣及水環境監測時便於攜帶，易於安裝的要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]附圖1是本發明的光路結構示意圖。
[0011]附圖2是本發明的分光元件結構示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖和實施例，對本發明做進一步說明。
[0013]實施例
[0014]如附圖1和2所示，一種集成型可攜式超微光譜儀的光學系統，它包括光纖連接器1、入射狹縫2、凹面反射鏡3、分光元件4、凹面聚焦鏡5和高靈敏度CCD陣列探測器6，待測光信號由光纖連接器I接入光譜儀，所述光纖連接器I的輸出光路上裝有入射狹縫2，光信號從入射狹縫2射出後射到凹面反射鏡3上,光信號經凹面反射鏡3反射至分光元件4，分光兀件4將入射光信號在不同方向上分散成波長不同的單色光,單色光射到凹面聚焦鏡5上，由凹面聚焦鏡5會聚並反射到高靈敏度CCD陣列探測器6上，其特徵在於:所述分光元件4為大角色散元件，其角色散率為10_2rad/nm.[0015]所述分光元件為多層膜複合納米柱狀的結構，所述多層膜與納米柱狀相垂直。
[0016]所述分光元件的多層膜周期為180nm，納米柱狀結構長程無序、短程有序。
[0017]本發明利用多角度分光元件比傳統光柵的角色散能力強約一個量級，可以在保持傳統高靈敏度CCD陣列探測器解析度不變的條件下壓縮光路，大大縮小了光譜儀的體積，使光譜儀便於攜帶，滿足了對大氣及水環境監測時便於攜帶，易於安裝的要求。
【權利要求】
1.一種集成型可攜式超微光譜儀的光學系統，它包括光纖連接器(1)、入射狹縫(2)、凹面反射鏡(3)、分光元件(4)、凹面聚焦鏡(5)和高靈敏度CCD陣列探測器(6)，待測光信號由光纖連接器(1)接入光譜儀，所述光纖連接器(1)的輸出光路上裝有入射狹縫(2)，光信號從入射狹縫(2)射出後射到凹面反射鏡(3)上,光信號經凹面反射鏡(3)反射至分光兀件(4),分光兀件(4)將入射光信號在不同方向上分散成波長不同的單色光,單色光射到凹面聚焦鏡(5)上，由凹面聚焦鏡(5)會聚並反射到高靈敏度CCD陣列探測器(6)上，其特徵在於:所述分光元件(4)為大角色散元件，其角色散率為10_2rad/nm。
2.如權利要求1所述的一種集成型可攜式超微光譜儀的光學系統，其特徵在於:所述分光元件為多層膜複合納米柱狀的結構，所述多層膜與納米柱狀相垂直。
3.如權利要求1所述的一種集成型可攜式超微光譜儀的光學系統，其特徵在於:所述分光元件的多層膜周期為180nm，納米柱狀結構長程無序、短程有序。
【文檔編號】G01N21/31GK103776785SQ201410058518
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年2月20日 優先權日:2014年2月20日
【發明者】劉鋒, 宋聰欣, 郝英華, 石旺舟, 殷海瑋 申請人:上海師範大學