專利名稱：基于擺動鏡和透射光柵的光譜儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光譜儀，具體涉及一種基于擺動鏡和透射光柵的光譜儀。
背景技術(shù)：
光譜分析方法作為一種重要的分析手段，在科研、生產(chǎn)、質(zhì)控等方面，都 發(fā)揮著極大的作用，而獲得單波長輻射是不可缺少的手段。目前普遍用于工業(yè)
流程在線檢測用的采用多道探測器的CCD (Charge Coupled Device)多通道 光譜儀，采用透射光柵結(jié)構(gòu)，光線透過透射光柵一次，分光后的某一波長單色 光被聚焦到多道探測器上。為了提高光譜分辨能力，透射光柵須采用高密度刻 線，但同時(shí)為了保證光柵的衍射效率，對于1000nm—1800nm的近紅外波段， 光柵刻痕的線數(shù)一般選擇600線/毫米或300線/毫米比較合適，可是這樣光譜 的分辨率又受到限制；為了提高多通道光譜儀分辨率，可以加大光譜儀的反射 鏡的焦距，但這樣儀器體積隨之加大，并且價(jià)格昂貴。由于近紅外波段的多道 探測器像素?cái)?shù)目少，光譜儀的反射鏡的焦距尺寸往往比較短，分辨率低，尤其 是在近紅外和紅外波段，為保證一定的分辨率，設(shè)備的價(jià)格通常高達(dá)數(shù)萬元， 并且體積大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決目前用于工業(yè)流程在線檢測用的光譜測量儀器在 1000nm—1800nm的近紅外波段為提高分辨率會導(dǎo)致成本高、體積大的問題， 提供了一種基于擺動鏡和透射光柵的光譜儀。
本發(fā)明由入射光纖、雙凸透鏡、平面透射光柵、擺動反射鏡、凹面反射鏡 和近紅外探測器組成，平面透射光柵的后表面上有光柵刻痕，通過入射光纖的 光束入射到雙凸透鏡內(nèi)，經(jīng)雙凸透鏡透射得到平行光，所述平行光入射到平面 透射光柵的前表面，經(jīng)前表面到達(dá)后表面被光柵刻痕第一次分光后入射到擺動 反射鏡內(nèi)，經(jīng)擺動反射鏡反射后的光入射到平面透射光柵的后表面，被光柵刻 痕第二次分光后再經(jīng)過前表面入射到凹面反射鏡內(nèi)，經(jīng)凹面反射鏡反射后的光 線被近紅外探測器的輸入端接收；平面透射光柵垂直于平面坐標(biāo)系的X軸，入射光纖和雙凸透鏡的軸心線相對于X軸的夾角A為20度，凹面反射鏡的軸 心線相對于X軸的夾角C為40度，近紅外探測器的軸心線相對于X軸的夾角 B為25度，擺動反射鏡相對于Y軸的擺動角度范圍為-15。至15°。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是
本發(fā)明采用平面透射光柵和擺動反射鏡配合，通過調(diào)整擺動反射鏡相對于 Y軸的偏移角度，使其能夠?qū)?00nm—1800nm波長范圍內(nèi)的光線產(chǎn)生反射， 輸出的光譜線的波長范圍更大。經(jīng)過平面透射光柵分光后的光線被近紅外探測 器接收，近紅外探測器接收的光的波長在一定范圍內(nèi)達(dá)到連續(xù)改變。由于光線 經(jīng)過平面透射光柵的光柵刻痕的兩次分光，在保證了分辨率的基礎(chǔ)上，大大的 簡化了結(jié)構(gòu)，相比于目前采用的CCD多通道光譜儀，在反射鏡焦距相同的情 況下，儀器體積約縮小了30%，價(jià)格降低了50%。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式由入射光纖 1、雙凸透鏡2、平面透射光柵3、擺動反射鏡4、凹面反射鏡5和近紅外探測 器6組成，平面透射光柵3的后表面上有光柵刻痕，通過入射光纖1的光束入 射到雙凸透鏡2內(nèi)，經(jīng)雙凸透鏡2透射得到平行光，所述平行光入射到平面透 射光柵3的前表面，經(jīng)前表面到達(dá)后表面被光柵刻痕第一次分光后入射到擺動 反射鏡4內(nèi)，經(jīng)擺動反射鏡4反射后的光入射到平面透射光柵3的后表面，被 光柵刻痕第二次分光后再經(jīng)過前表面入射到凹面反射鏡5內(nèi)，經(jīng)凹面反射鏡5 反射后的光線被近紅外探測器6的輸入端接收；平面透射光柵3垂直于平面坐 標(biāo)系的X軸，入射光纖1和雙凸透鏡2的軸心線相對于X軸的夾角A為20 度，凹面反射鏡5的軸心線相對于X軸的夾角C為40度，近紅外探測器6的 軸心線相對于X軸的夾角B為25度，擺動反射鏡4相對于Y軸的擺動角度范 圍為-15°至15°。
平面透射光柵3采用普通玻璃制成，被分光后的一定波長范圍的單色光最 后被近紅外探測器6接收。本發(fā)明使用平面透射光柵3進(jìn)行分光，結(jié)合擺動反 射鏡4的反射，使得光線被平面透射光柵3兩次分光，能夠獲得更高的光譜分辨率。
當(dāng)擺動反射鏡4相對于Y軸的擺動角度在-15。至15°之間變化，隨著擺動 反射鏡4的擺動，可以保證將800nm至1800nm的近紅外波段的光束逐次反射， 最終聚焦到近紅外探測器6所在位置被接收。
具體實(shí)施方式
二本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同之處在于平面透射光柵 3的光柵刻痕規(guī)格為600線/毫米。其它組成及連接關(guān)系與實(shí)施方式一相同。
平面透射光柵3的光柵刻痕線數(shù)同已有技術(shù)同樣選擇600線/毫米，在保 證了衍射效率的同時(shí)，由于經(jīng)過兩次分光，分辨率提高了一倍；在凹面反射鏡 5的焦距與已有技術(shù)中相同的情況下，本發(fā)明的分辨率比采用多道探測器的光 譜儀高；在分辨率同常規(guī)透射光柵光譜儀相同的情況下，凹面反射鏡5的焦距 選擇可縮短一倍，儀器體積大大減小。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與實(shí)施方式一或二的不同之處在于入射光纖 1的中心在平面坐標(biāo)系上的坐標(biāo)為(10， 3.6)，雙凸透鏡2靠近入射光纖1端 口一面的鏡心的坐標(biāo)為(7.6， 2.8)，平面透射光柵3靠近擺動反射鏡4一面的 中心坐標(biāo)為(0， 2)，擺動反射鏡4的鏡心坐標(biāo)為(-1.5， 0.6)，凹面反射鏡5 凹面的中心坐標(biāo)為(6.9， 10.3)，近紅外探測器6的感光元中心所在位置的坐 標(biāo)為(0， 6.8)。其它組成及連接關(guān)系與實(shí)施方式一或二相同。
權(quán)利要求
1、一種基于擺動鏡和透射光柵的光譜儀，其特征在于它由入射光纖(1)、雙凸透鏡(2)、平面透射光柵(3)、擺動反射鏡(4)、凹面反射鏡(5)和近紅外探測器(6)組成，平面透射光柵(3)的后表面上有光柵刻痕，通過入射光纖(1)的光束入射到雙凸透鏡(2)內(nèi)，經(jīng)雙凸透鏡(2)透射得到平行光，所述平行光入射到平面透射光柵(3)的前表面，經(jīng)前表面到達(dá)后表面被光柵刻痕第一次分光后入射到擺動反射鏡(4)內(nèi)，經(jīng)擺動反射鏡(4)反射后的光入射到平面透射光柵(3)的后表面，被光柵刻痕第二次分光后再經(jīng)過前表面入射到凹面反射鏡(5)內(nèi)，經(jīng)凹面反射鏡(5)反射后的光線被近紅外探測器(6)的輸入端接收；平面透射光柵(3)垂直于平面坐標(biāo)系的X軸，入射光纖(1)和雙凸透鏡(2)的軸心線相對于X軸的夾角A為20度，凹面反射鏡(5)的軸心線相對于X軸的夾角C為40度，近紅外探測器(6)的軸心線相對于X軸的夾角B為25度，擺動反射鏡(4)相對于Y軸的擺動角度范圍為-15°至15°。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于擺動鏡和透射光柵的光譜儀，其特征在于 平面透射光柵(3)的光柵刻痕規(guī)格為600線/毫米。
全文摘要
基于擺動鏡和透射光柵的光譜儀，屬于一種光譜儀。本發(fā)明的目的是解決目前用于工業(yè)流程在線檢測用的光譜測量儀器在1000nm-1800nm的近紅外波段為達(dá)到一定的分辨率會導(dǎo)致成本高、體積大的問題。本發(fā)明的平面透射光柵的后表面上有光柵刻痕，通過入射光纖的光束入射到雙凸透鏡內(nèi)，經(jīng)雙凸透鏡透射得到平行光，所述平行光入射到平面透射光柵的前表面，經(jīng)前表面到達(dá)后表面被光柵刻痕第一次分光后入射到擺動反射鏡內(nèi)，經(jīng)擺動反射鏡反射后的光入射到平面透射光柵的后表面，被光柵刻痕第二次分光后再經(jīng)過前表面入射到凹面反射鏡內(nèi)，經(jīng)凹面反射鏡反射后的光線被近紅外探測器的輸入端接收。本發(fā)明用作光譜分析儀器。
文檔編號G01J3/02GK101551271SQ20091007211
公開日2009年10月7日 申請日期2009年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月25日
發(fā)明者俞貞妮, 徐曉軒, 武忠臣, 巖 申 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)