專利名稱：低雜散光雙單色器光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于分光光度計或類似光學(xué)儀器的雙單色器光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
用于分光光度計或類似光學(xué)儀器中的單色器光學(xué)系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上可以分為兩類單單色器光學(xué)系統(tǒng)和由兩個單單色器光學(xué)系統(tǒng)串連而成的雙單色器光學(xué)系統(tǒng)。為實現(xiàn)較低雜散光的目的，大多數(shù)分光光度計均采用雙單色器光學(xué)系統(tǒng)，這種雙單色器光學(xué)系統(tǒng)包括色散相加或色散相減兩種形式。如圖1所示，目前較常用的雙單色器光學(xué)系統(tǒng)，包括兩塊光柵、三個狹縫和若干塊反射鏡。兩塊光柵分別為第一光柵11、第二光柵12，第一光柵11和第二光柵12對稱(或平行)地安裝在兩個旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(圖中未示出)上，使用過程中需要同時同步轉(zhuǎn)動；三個狹縫分別為入射狹縫Si、中間狹縫S2和出射狹縫S3 ；若干塊反射鏡包括第一反射鏡13、第一準(zhǔn)直物鏡14、第一成像物鏡15、第二準(zhǔn)直物鏡16、第二成像物鏡17、第二反射鏡18。其中由第一光柵11、入射狹縫Si、第一反射鏡13、第一準(zhǔn)直物鏡14、第一成像物鏡15和中間狹縫S2 構(gòu)成第一單色器；由第二光柵12、中間狹縫S2、第二準(zhǔn)直物鏡16、第二成像物鏡17、第二反射鏡18和出射狹縫S3構(gòu)成第二單色器。兩個單色器對稱布置，并共用一個中間狹縫S2。通過入射狹縫Sl的入射光束經(jīng)第一反射鏡13反射至第一準(zhǔn)直物鏡14上，再由第一準(zhǔn)直物鏡14反射至第一光柵11上，光束經(jīng)第一光柵11衍射后形成的衍射光束即為光譜，該光譜經(jīng)第一成像物鏡15反射到中間狹縫S2附近；啟動第一光柵11的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置使其轉(zhuǎn)過某一角度，停止在某一特定位置，在該位置只有預(yù)定波長的單色光能通過中間狹縫S2，而其他波長的單色光被擋??；通過中間狹縫S2的單色光由第二準(zhǔn)直物鏡16反射至第二光柵12再次衍射，再次衍射后的光譜由第二成像物鏡17反射至第二反射鏡18，由第二反射鏡18反射后的光束中最純凈的部分由出射狹縫S3輸出。上述雙單色器能夠?qū)崿F(xiàn)較低的雜散光，獲得較高的光學(xué)分辨率，但是，由于光學(xué)系統(tǒng)中設(shè)置了多塊反射鏡，機(jī)械結(jié)構(gòu)較大，從而導(dǎo)致使用該種光學(xué)系統(tǒng)的儀器整體體積龐大。如圖2所示，目前另一種較常用的自準(zhǔn)直雙單色器光學(xué)系統(tǒng)，包括布置在同一平面上的入射狹縫Si、中間狹縫S2和出射狹縫S3，以及第一光柵21、第二光柵22、第一反射鏡23、第一準(zhǔn)直物鏡M、第二準(zhǔn)直物鏡25和第二反射鏡26。入射光束經(jīng)第一反射鏡23反射后由入射狹縫Sl入射到第一準(zhǔn)直物鏡M上，經(jīng)其準(zhǔn)直后反射到第一光柵21，發(fā)束在第一光柵21上衍射后的光束再次由第一準(zhǔn)直物鏡M準(zhǔn)直并反射后，所需要的單色光經(jīng)中間狹縫S2入射到第二準(zhǔn)直物鏡25，經(jīng)第二準(zhǔn)直物鏡25準(zhǔn)直后反射到第二光柵22上再次衍射， 再次衍射后的光束經(jīng)第二準(zhǔn)直物鏡25準(zhǔn)直并反射，所需要的單色光由出射狹縫S3輸出，再由第二反射鏡26反射出去。該種自準(zhǔn)直雙單色器能夠?qū)崿F(xiàn)較高分辨率，并且由于只包括少量的反射鏡，所以機(jī)械結(jié)構(gòu)相對較小，采用該自準(zhǔn)直雙單色器的儀器體積大幅度減少。但眾所周知，這種自準(zhǔn)直雙單色器光學(xué)系統(tǒng)的雜散光指標(biāo)比較差，而且該雜散光指標(biāo)的提升有限。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種在確保分辨率且體積小的低雜散光雙單色器光學(xué)系統(tǒng)。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案本實用新型所述的低雜散光雙單色器光學(xué)系統(tǒng)，包括串接在一起的第一單單色器光學(xué)系統(tǒng)和第二單單色器光學(xué)系統(tǒng)，其中所述第一單單色器光學(xué)系統(tǒng)和/或第二單單色器光學(xué)系統(tǒng)中的光路形成交叉光路。所述第一單單色器光學(xué)系統(tǒng)包括入射狹縫、第一準(zhǔn)直物鏡、第一光柵、第一成像物鏡和中間狹縫，所述第二單單色器光學(xué)系統(tǒng)包括所述中間狹縫、第二準(zhǔn)直物鏡、第二光柵、 第二成像物鏡和出射狹縫；所述第一單單色器光學(xué)系統(tǒng)和所述第二單單色器光學(xué)系統(tǒng)共用所述中間狹縫，入射光束通過所述入射狹縫射入所述第一準(zhǔn)直物鏡，經(jīng)其準(zhǔn)直后形成的平行光入射到所述第一光柵進(jìn)行衍射而形成一次衍射光束，該一次衍射光束中所需要的單色光經(jīng)所述第一成像物鏡聚焦后，通過所述中間狹縫入射到所述第二準(zhǔn)直物鏡，經(jīng)所述第二準(zhǔn)直物鏡準(zhǔn)直后形成的平行光入射到所述第二光柵上，在該第二光柵再次進(jìn)行衍射而形成二次衍射光束，該二次衍射光束經(jīng)所述第二成像物鏡聚焦后，由所述出射狹縫輸出；所述入射光束從所述入射狹縫到所述中間狹縫之間的光路形成所述交叉光路。所述第一單單色器光學(xué)系統(tǒng)還包括一塊用于改變從所述第一成像物鏡射出的光束方向的第一反射鏡，由所述第一反射鏡反射出的光束通過所述中間狹縫進(jìn)入所述第二單單色器光學(xué)系統(tǒng)。所述第二單單色器光學(xué)系統(tǒng)還包括一塊用于接收由所述中間狹縫通過的光束的第二反射鏡，該第二反射鏡將所接收的光束反射至所述第二準(zhǔn)直物鏡。所述第一反射鏡設(shè)置在所述第二反射鏡的正上方。所述的光學(xué)系統(tǒng)還包括用于改變光路方向的至少一塊反射鏡和/或折射鏡。從上述技術(shù)方案可知，本實用新型的低雜散光雙單色器光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)點和積極效果是由于本實用新型低雜散光雙單色器光學(xué)系統(tǒng)包括串接在一起的第一單單色器光學(xué)系統(tǒng)和第二單單色器光學(xué)系統(tǒng)，即由兩個單單色器組成，所以分辨率高、雜散光低；又由于其中至少一個單單色器光學(xué)系統(tǒng)的光路形成交叉光路，所以結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，從而使得采用本實用新型的分光光度計等光學(xué)儀器的體積?。涣硗?，由于光束從入射狹縫射入，從出射狹縫射出，在整個路徑中的反射次數(shù)比較少，因此，本實用新型的能量利用率高。通過以下參照附圖對優(yōu)選實施例的說明，本實用新型的上述以及其它目的、特征和優(yōu)點將更加明顯。

圖1是現(xiàn)有一種雙單色器光學(xué)系統(tǒng)低雜散光雙單色器光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有的自準(zhǔn)直雙單色器光學(xué)系統(tǒng)低雜散光雙單色器光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型第一實施例的低雜散光雙單色器光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實用新型第二實施例的低雜散光雙單色器光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是利用光學(xué)軟件模擬本實用新型第一實施例的低雜散光雙單色器光學(xué)系統(tǒng)圖；圖6表示利用光學(xué)軟件模擬本實用新型第一實施例的低雜散光雙單色器光學(xué)系統(tǒng)在波長為550nm時的點列圖；圖7表示利用光學(xué)軟件模擬本實用新型第一實施例的低雜散光雙單色器光學(xué)系統(tǒng)在波長為656. Inm時的點列圖。
具體實施方式
下面將詳細(xì)描述本實用新型的具體實施例。應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的實施例只用于舉例說明，并不用于限制本實用新型。本實用新型的低雜散光雙單色器光學(xué)系統(tǒng)，包括串接在一起的兩個單單色器光學(xué)系統(tǒng)。本實用新型的發(fā)明構(gòu)思在于，其中一個單單色器光學(xué)系統(tǒng)中的光路形成交叉光路，而另一個單單色器光學(xué)系統(tǒng)可以是傳統(tǒng)的CT光路；或者兩個單單色器光學(xué)系統(tǒng)中的光路均形成交叉光路，如此來兼顧整個雙單色器光學(xué)系統(tǒng)的體積和分辨率、雜散光指標(biāo)。如圖3所示，本實用新型第一實施例的低雜散光雙單色器光學(xué)系統(tǒng)，包括串接在一起的第一單單色器光學(xué)系統(tǒng)和第二單單色器光學(xué)系統(tǒng)。第一單單色器光學(xué)系統(tǒng)包括入射狹縫Si、第一準(zhǔn)直物鏡34、第一光柵31、第一成像物鏡35和中間狹縫S2，其中第一光柵31、第一準(zhǔn)直物鏡34和第一成像物鏡35的中心在同一平面上；第二單單色器光學(xué)系統(tǒng)包括中間狹縫S2、第二準(zhǔn)直物鏡36、第二光柵32、第二成像物鏡37和出射狹縫S3，其中第二準(zhǔn)直物鏡36、第二光柵32和第二成像物鏡37的中心在同一平面上；第一單單色器光學(xué)系統(tǒng)和第二單單色器光學(xué)系統(tǒng)共用中間狹縫S2。入射光束通過入射狹縫Sl射入第一準(zhǔn)直物鏡34，經(jīng)其準(zhǔn)直后形成的平行光入射到第一光柵31進(jìn)行衍射而形成一次衍射光束，該一次衍射光束中所需要的單色光經(jīng)第一成像物鏡35聚焦后，通過中間狹縫S2入射到第二準(zhǔn)直物鏡36，經(jīng)第二準(zhǔn)直物鏡36準(zhǔn)直后形成的平行光入射到第二光柵32上，在該第二光柵32再次進(jìn)行衍射而形成二次衍射光束，該二次衍射光束經(jīng)第二成像物鏡37聚焦后，由出射狹縫S3輸出。入射光束從入射狹縫Sl到中間狹縫S2之間的光路形成交叉光路由入射狹縫Sl到第一準(zhǔn)直物鏡34的光束與從第一光柵31到第一成像物鏡35的光束、從第一成像物鏡35到中間狹縫S2的光束交叉；從第一準(zhǔn)直物鏡34到第一光柵31的光束與從第一成像物鏡35到中間狹縫S2的光束交叉。由出射狹縫S3射出的單色光，如果不能直接到達(dá)分光光度計的樣品池，則可以通過一系列反射鏡或者折射鏡， 或者二者同時使用，改變方向后通過分光光度計的樣品池，然后到達(dá)接收器就可以進(jìn)行相應(yīng)的測量了。當(dāng)然，本實施例中，也可以根據(jù)實際需要在光路系統(tǒng)的其他位置設(shè)置一塊或多塊反射鏡，以改變光路方向。如圖4所示，本實用新型第二實施例的低雜散光雙單色器光學(xué)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)與第一實施例的不同之處在于第一單單色器光學(xué)系統(tǒng)還包括一塊第一反射鏡38，其用于改變從第一成像物鏡 35射出的光束方向，由第一反射鏡38反射出的光束通過中間狹縫S2進(jìn)入第二單單色器光學(xué)系統(tǒng)。這樣，可以方便地根據(jù)實際需要調(diào)整兩個單單色器光學(xué)系統(tǒng)的相對位置。另外，第二單單色器光學(xué)系統(tǒng)還包括一塊第二反射鏡39，其用于接收由中間狹縫 S2通過的光束，并將所接收的光束反射至第二準(zhǔn)直物鏡36。特別是，當(dāng)?shù)谝环瓷溏R38設(shè)置在第二反射鏡39的正上方時，則第一單單色器光學(xué)系統(tǒng)和第二單單色器光學(xué)系統(tǒng)在空間上布置成上、下兩層的形式，這可以大幅度減小整個雙單色器光學(xué)系統(tǒng)在橫向方向的體積。該第二實施例的低雜散光雙單色器光學(xué)系統(tǒng)與第一實施例的其他結(jié)構(gòu)相同的部同，這里不再贅述。如圖5所示，由鎢燈或氘燈等光源發(fā)出的光束經(jīng)聚光鏡40匯聚后，通過入射狹縫 Si，經(jīng)第一準(zhǔn)直物鏡34準(zhǔn)直后入射到第一光柵31，在第一光柵31發(fā)生一次衍射，一次衍射光束經(jīng)第一成像物鏡35聚焦后通過中間狹縫S2，再經(jīng)第二準(zhǔn)直物鏡36準(zhǔn)直后，入射到第二光柵32再次衍射，二次衍射光束再經(jīng)第二成像物鏡37聚焦后由出射狹縫S3輸出。如圖6、圖7所示，利用光學(xué)設(shè)計軟件kmax模擬本實用新型第一實施例的低雜散光雙單色器光學(xué)系統(tǒng)在波長分別為550nm、656. Inm時的光斑均非常細(xì)小，因此，本實用新型的低雜散光雙單色器光學(xué)系統(tǒng)不僅能有效降低雜散光，同時在分光光度計中使用時能達(dá)到較高的分辨率，能量利用率高。雖然已參照幾個典型實施例描述了本實用新型，但應(yīng)當(dāng)理解，所用的術(shù)語是說明和示例性、而非限制性的術(shù)語。由于本實用新型能夠以多種形式具體實施而不脫離實用新型的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實施例不限于任何前述的細(xì)節(jié)，而應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求1.一種低雜散光雙單色器光學(xué)系統(tǒng)，包括串接在一起的第一單單色器光學(xué)系統(tǒng)和第二單單色器光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一單單色器光學(xué)系統(tǒng)和/或第二單單色器光學(xué)系統(tǒng)中的光路形成交叉光路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低雜散光雙單色器光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一單單色器光學(xué)系統(tǒng)包括入射狹縫(Si)、第一準(zhǔn)直物鏡(34)、第一光柵(31)、第一成像物鏡(35)和中間狹縫(S2)，所述第二單單色器光學(xué)系統(tǒng)包括所述中間狹縫(S2)、第二準(zhǔn)直物鏡(36)、 第二光柵(3 、第二成像物鏡(37)和出射狹縫(S； )；所述第一單單色器光學(xué)系統(tǒng)和所述第二單單色器光學(xué)系統(tǒng)共用所述中間狹縫(S2)，入射光束通過所述入射狹縫(Si)射入所述第一準(zhǔn)直物鏡(34)，經(jīng)其準(zhǔn)直后形成的平行光入射到所述第一光柵(31)進(jìn)行衍射而形成一次衍射光束，該一次衍射光束中所需要的單色光經(jīng)所述第一成像物鏡(3 聚焦后，通過所述中間狹縫(S》入射到所述第二準(zhǔn)直物鏡(36)，經(jīng)所述第二準(zhǔn)直物鏡(36)準(zhǔn)直后形成的平行光入射到所述第二光柵(3 上，在該第二光柵(3 再次進(jìn)行衍射而形成二次衍射光束，該二次衍射光束經(jīng)所述第二成像物鏡(37)聚焦后，由所述出射狹縫(S； )輸出；所述入射光束從所述入射狹縫(Si)到所述中間狹縫(S》之間的光路形成所述交叉光路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低雜散光雙單色器光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一單單色器光學(xué)系統(tǒng)還包括一塊用于改變從所述第一成像物鏡(3 射出的光束方向的第一反射鏡 (38)，由所述第一反射鏡(38)反射出的光束通過所述中間狹縫(S》進(jìn)入所述第二單單色器光學(xué)系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低雜散光雙單色器光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第二單單色器光學(xué)系統(tǒng)還包括一塊用于接收由所述中間狹縫(S》通過的光束的第二反射鏡(39)，該第二反射鏡(39)將所接收的光束反射至所述第二準(zhǔn)直物鏡(36)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低雜散光雙單色器光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一反射鏡 (38)設(shè)置在所述第二反射鏡(39)的正上方。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5之任一項所述的低雜散光雙單色器光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述的光學(xué)系統(tǒng)還包括用于改變光路方向的至少一塊反射鏡和/或折射鏡。
專利摘要本實用新型公開了一種低雜散光雙單色器光學(xué)系統(tǒng)，包括串接在一起的第一單單色器光學(xué)系統(tǒng)和第二單單色器光學(xué)系統(tǒng)，其中所述第一單單色器光學(xué)系統(tǒng)和/或第二單單色器光學(xué)系統(tǒng)中的光路形成交叉光路。由于本實用新型兩個單單色器光學(xué)系統(tǒng)，所以分辨率高、雜散光低；又由于其中至少一個單單色器光學(xué)系統(tǒng)的光路形成交叉光路，所以結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，從而使得采用本實用新型的分光光度計等光學(xué)儀器的體積??；另外，由于光束從入射狹縫射入，從出射狹縫射出，在整個路徑中的反射次數(shù)比較少，因此，本實用新型的能量利用率高。
文檔編號G02B17/02GK202119532SQ20112019679
公開日2012年1月18日 申請日期2011年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月13日
發(fā)明者趙躍鵬 申請人:北京普析通用儀器有限責(zé)任公司