可測量大角度的角分辨光譜的裝置的製作方法
2023-12-11 08:58:17 1
專利名稱：可測量大角度的角分辨光譜的裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種光譜檢測裝置，尤其是一種可測量大角度的角分辨光譜的裝置。
背景技術：
隨著納米材料科學的發展，特別是對微納結構光學和光子晶體等領域的深入研究，為了掌握材料內部複雜的空間信息，人們不僅需要得到傳統的光與材料相互作用後的透射、反射或輻射的光譜信息，往往還需要了解這些光譜中不同角度的光對應的光譜信息。例如對一個集成了光子晶體結構的LED，由於光子晶體的各向異性，導致了 LED在不同角度的發光光譜各不相同。這時就需要使用具有角度分辨能力的光譜檢測手段對其進行檢測，得到不同角度的光譜信息。角分辨光譜的檢測原理是利用傅立葉變換器件，將樣品發出的不同角度的光分解到不同的空間位置，再通過空間掃描部件，將樣品各角度的發射光採集至光譜儀，從而得到各個不同角度的光譜信息。現有的角分辨光譜測量裝置由於普通顯微鏡物鏡的數值孔徑的限制，一般只能接收正負60度範圍內入射到物鏡的光，所以採用這樣的顯微鏡設計的角分辨光譜檢測裝置所能測量的最大角度為60度，而無法測量樣品發出的更大角度的光的光譜信息。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種可測量大角度的角分辨光譜的裝置，最大可測量正負90度的角分辨光譜，用於微納結構光學、光子晶體等領域的角分辨光譜檢測。為解決上述技術問題，本實用新型提供下述技術方案:一種可測量大角度的角分辨光譜的裝置，包括一個顯微鏡、一根光纖、一個精密平移針孔和一個光譜儀，其特徵在於，所述的顯微鏡使用油鏡作為物鏡，自待測樣品至光譜信息採集依序為:待測樣品、油鏡形式的顯微鏡物鏡、緊貼物鏡的第一焦平面、消色差的成像透鏡組、遠離物鏡的第二焦平面，在第二焦平面上加載一個能精確控制位置的精密平移針孔，光譜儀通過光纖連接至精密平移針孔處，獲得不同角度的光譜信息。本實用新型的原理是:顯微鏡的物鏡作為一種傅立葉變換器件，可以將樣品表面發出的不同角度的光成像到物鏡後端的第一焦平面的不同位置處，形成角度和焦平面上空間位置的對應關係。理論上，記錄第一焦平面上不同位置的光譜就能獲得樣品發出的不同角度的光譜信息。但由於第一焦平面緊貼物鏡，而且物鏡後端還需要引入照明光源等多種光路，一般不直接從第一焦平面上進行光譜測量，而是通過消色差的透鏡組將第一焦平面成像至遠離物鏡的第二焦平面處。在第二焦平面上加載一個能精確控制位置的精密平移針孔，光譜儀通過光纖連接至針孔處，就能夠通過選擇針孔的位置，獲得不同角度的光譜信息，達到測量角分辨光譜 的目的。[0008]為了匹配成像光譜儀的輸入數值孔徑，在上述方案基礎上，所述透鏡組需要將物鏡的數值孔徑修正至接近光譜儀的輸入數值孔徑。在上述方案基礎上，所述的油鏡形式的顯微鏡物鏡由一層玻片、香柏油膜層和顯微鏡的物鏡構成，由樣品發出的光通過玻片和香柏油膜層後再照射到物鏡上。由於玻片和香柏油的高折射率(玻璃為1.52，香柏油為1.515)，根據Snell折射定律:
Ti1Sind1 = n2s:nS2 由樣品發出的大角度光(如90度)經過玻片和香柏油後，照射到顯微鏡物鏡的角度約為41度，在顯微鏡物鏡可接收的範圍內，可以順利通過物鏡匯聚到物鏡的焦平面上。這樣通過油鏡增大了接收樣品發出的光的角度範圍，最大可以達到90度，從而實現了對樣品的全角度角分辨光譜檢測。本實用新型採用一種油鏡形式的顯微鏡物鏡，由樣品發出的光不是直接照射到物鏡上，增大可測角度，可達全角度的角分辨光譜檢測。
:圖1是本實用新型可測量大角度角分辨光譜裝置的示意圖；圖中附圖標記說明:I 待測樣品； 2——玻片；3——香柏油膜層；4——顯微鏡的物鏡；5——第一焦平面；6——成像透鏡組；7——第二焦平面；8——精密平移針孔；9——光纖；10——光譜儀；11——顯微鏡。
具體實施方式
如圖1是本實用新型可測量大角度角分辨光譜裝置的示意圖:一種可測量大角度的角分辨光譜的裝置，包括一個顯微鏡11、一根光纖9、一個精密平移針孔8和一個光譜儀10，其中，所述的顯微鏡使用油鏡作為物鏡，自待測樣品I至精密平移針孔8依序為:待測樣品1、油鏡形式的顯微鏡物鏡、第一焦平面5、消色差的成像透鏡組6、第二焦平面7，在第二焦平面7上加載一個能精確控制位置的精密平移針孔8，光譜儀10通過光纖9連接至精密平移針孔8處，獲得不同角度的光譜信息。本實施例中，所述的油鏡形式的顯微鏡物鏡由玻片2、香柏油膜層3和顯微鏡的物鏡4構成。如圖1所示，從待測樣品I表面發出的一個大角度的平行光通過玻片2和香柏油膜層3後，照射到顯微鏡的物鏡4上。由於玻片和香柏油的高折射率，由樣品發出的大角度光(如90度)經過玻片2和香柏油層3後，變為一個較小的角度照射到顯微鏡的物鏡4上(小於41度)，因此可以順利通過物鏡匯聚於物鏡的第一焦平面5的某個位置。第一焦平面5通過一組成像透鏡組6，成像於遠離顯微鏡的物鏡4的第二焦平面7處。第二焦平面7上的不同位置對應於待測樣品I發出的光的不同角度。在第二焦平面7處加載一個精密平移針孔8。光譜儀10通過光纖9連接至精密平移針孔8 。通過移動針孔的位置，光譜儀10就可檢測到由樣品I發出的所有不同角度的光的光譜信息，從而實現了對樣品I的全角度的角分辨光譜測量。
權利要求1.一種可測量大角度的角分辨光譜的裝置，包括一個顯微鏡、一根光纖、一個精密平移針孔和一個光譜儀，其特徵在於，所述的顯微鏡使用油鏡作為物鏡，自待測樣品至精密平移針孔依序為:待測樣品、油鏡形式的顯微鏡物鏡、緊貼物鏡的第一焦平面、消色差的成像透鏡組、遠離物鏡的第二焦平面，在第二焦平面上加載一個能精確控制位置的精密平移針孔，光譜儀通過光纖連接至精密平移針孔處，獲得不同角度的光譜信息。
2.根據權利要求1所述的可測量大角度的角分辨光譜的裝置，其特徵在於:所述透鏡組將物鏡的數值孔徑修正至接近光譜儀的輸入數值孔徑。
3.根據權利要求1所述的可測量大角度的角分辨光譜的裝置，其特徵在於:所述的油鏡形式的顯微鏡物鏡由一層玻片、香柏油膜層和顯微鏡的物鏡構成，由樣品發出的光通過玻片和香柏油膜層 後再照射到物鏡上。
專利摘要本實用新型涉及一種可測量大角度的角分辨光譜的裝置，包括一個顯微鏡、一根光纖、一個精密平移針孔和一個光譜儀，其特徵在於，所述的顯微鏡使用油鏡作為物鏡，自待測樣品至精密平移針孔依序為待測樣品、油鏡形式的顯微鏡物鏡、緊貼物鏡的第一焦平面、消色差的成像透鏡組、遠離物鏡的第二焦平面，在第二焦平面上加載一個能精確控制位置的精密平移針孔，光譜儀通過光纖連接至精密平移針孔處，獲得不同角度的光譜信息。本實用新型採用一種油鏡形式的顯微鏡物鏡，由樣品發出的光不是直接照射到物鏡上，增大可測角度，可實現全角度的角分辨光譜檢測。
文檔編號G01N21/25GK203117098SQ20132010855
公開日2013年8月7日 申請日期2013年3月11日 優先權日2013年3月11日
發明者殷海瑋, 章煒毅, 許春 申請人:上海復享儀器設備有限公司