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      一種適用于環(huán)境監(jiān)測(cè)和拉曼光譜分析的便攜式微型光譜儀的制作方法

      文檔序號(hào):9185909閱讀:683來(lái)源:國(guó)知局
      一種適用于環(huán)境監(jiān)測(cè)和拉曼光譜分析的便攜式微型光譜儀的制作方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本實(shí)用新型屬于光譜測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域,特別是涉及一種適用于環(huán)境監(jiān)測(cè)和拉曼光譜分析的便攜式微型光譜儀。
      【背景技術(shù)】
      [0002]目前,國(guó)內(nèi)環(huán)境檢測(cè)用光譜儀一般都是從美國(guó)海洋光學(xué)(OceanOptics)公司,美國(guó)德?tīng)査?Delta Nu)公司及美國(guó)比達(dá)泰克(B&WTK)公司進(jìn)口,或者以O(shè)EM方式國(guó)內(nèi)組裝使用,目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有相應(yīng)的產(chǎn)品;上述進(jìn)口的相關(guān)產(chǎn)品體積小,攜帶方便,其有效焦距在10mm以內(nèi),色散及光譜分辨率往往不能夠滿足拉曼光譜分析及環(huán)境監(jiān)測(cè)的要求。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0003]本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題而提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便、密封性能好、方便攜帶、準(zhǔn)確度高,維修更換方便,適用于野外現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的適用于環(huán)境監(jiān)測(cè)和拉曼光譜分析的便攜式微型光譜儀。
      [0004]本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是:
      [0005]—種適用于環(huán)境監(jiān)測(cè)和拉曼光譜分析的便攜式微型光譜儀,其特征在于:包括主殼體和上蓋,所述主殼體的上部扣裝上蓋,所述主殼體的截面為矩形結(jié)構(gòu),矩形結(jié)構(gòu)的主殼體的下端面為開(kāi)放式結(jié)構(gòu),在主殼體的下端面安裝有底蓋,上述的主殼體、上蓋以及底蓋圍合成封閉的上腔室和下腔室;在上腔室內(nèi)安裝有用于光譜成像的光學(xué)系統(tǒng),在下腔室內(nèi)吊裝有電子線路板,所述電子線路板上安裝電子器件。
      [0006]本實(shí)用新型還需采用如下技術(shù)措施:
      [0007]上述光學(xué)系統(tǒng)主要包括光纖、光纖通過(guò)接口導(dǎo)入狹縫、消雜光光闌、準(zhǔn)直鏡、衍射光柵、成像鏡、孔徑光闌以及CCD探測(cè)器;上述的準(zhǔn)直鏡、衍射光柵、成像鏡以及CCD探測(cè)器采用交叉布局結(jié)構(gòu),從狹縫進(jìn)來(lái)的入射光線與反射光線成28°夾角,所述準(zhǔn)直鏡和成像鏡的主光軸交叉排列,且焦距采用非對(duì)稱結(jié)構(gòu),其譜面傾斜角為2.8°,所述消雜光光闌安裝在狹縫處,所述可調(diào)式準(zhǔn)直鏡安裝在準(zhǔn)直鏡安裝座上,所述可調(diào)式衍射光柵安裝在衍射光柵安裝座上,所述可調(diào)式成像鏡安裝在成像鏡安裝座上,所述可調(diào)式CCD探測(cè)器安裝在CCD探測(cè)器安裝座上,上述的準(zhǔn)直鏡、衍射光柵、成像鏡以及CCD探測(cè)器均通過(guò)調(diào)校光軸安裝在相對(duì)應(yīng)的安裝座上,每個(gè)安裝座上設(shè)有調(diào)節(jié)長(zhǎng)孔,長(zhǎng)孔內(nèi)配裝有調(diào)節(jié)螺釘。
      [0008]所述CXD探測(cè)器安裝座上加裝有散熱裝置。
      [0009]所述主殼體的上表面和上蓋的內(nèi)表面涂裝有消雜光涂層。
      [0010]本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:由于本實(shí)用新型采用上述技術(shù)方案,使得本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):從結(jié)構(gòu)上,本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)小巧、輕便,密封良好,方便攜帶,尤其適用于野外現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。從光學(xué)性能上本實(shí)用新型在中心波長(zhǎng)處光譜帶寬可減小至0.4nm?0.5nm,優(yōu)于國(guó)外同類光譜儀最小光譜帶寬0.7?0.8nm??朔藝?guó)內(nèi)外市場(chǎng)上微型光譜分辨率不好的缺陷,而且儀器制造成本可大大降低,例如關(guān)鍵分光元件離子蝕刻光柵,從國(guó)外進(jìn)口,每塊將近萬(wàn)元人民幣,而國(guó)內(nèi)同樣性能的光柵,只有300元左右,因此從整機(jī)上制造成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于進(jìn)口產(chǎn)品。
      【附圖說(shuō)明】
      [0011]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖;
      [0012]圖2是本實(shí)用新型光學(xué)系統(tǒng)布局示意圖;
      [0013]圖3是本實(shí)用新型光學(xué)原理圖。
      [0014]圖中:1、主殼體;2、上蓋;3、底蓋;4、上腔室;5、下腔室;6、光學(xué)系統(tǒng);6_1、光纖;6-2、狹縫;6-3、消雜光光闌;6-4、準(zhǔn)直鏡;6-40、準(zhǔn)直鏡安裝座;6_5、衍射光柵;6_50、衍射光柵安裝座;6-6、成像鏡;6-60、成像鏡安裝座;6-7、孔徑光闌;6-8、CCD探測(cè)器;;6_80、CXD探測(cè)器安裝座;6-81、散熱裝置;7、電子線路板。
      【具體實(shí)施方式】
      [0015]為能進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的
      【發(fā)明內(nèi)容】
      、特點(diǎn)及功效,茲例舉以下實(shí)施例,并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下:
      [0016]請(qǐng)參閱圖1至圖3,一種適用于環(huán)境監(jiān)測(cè)和拉曼光譜分析的便攜式微型光譜儀,包括主殼體I和上蓋2,所述主殼體的上部扣裝上蓋,所述主殼體的截面為矩形結(jié)構(gòu),矩形結(jié)構(gòu)的主殼體的下端面為開(kāi)放式結(jié)構(gòu),在主殼體的下端面安裝有底蓋3,上述的主殼體1、上蓋2以及底蓋3圍合成封閉的上腔室4和下腔室5 ;在上腔室內(nèi)安裝有用于光譜成像的光學(xué)系統(tǒng)6,在下腔室內(nèi)吊裝有電子線路板7,所述電子線路板上安裝電子器件。
      [0017]上述光學(xué)系統(tǒng)主要包括光纖6-1、光纖通過(guò)905接口導(dǎo)入狹縫6-2、消雜光光闌6-3、準(zhǔn)直鏡6-4、衍射光柵6-5、成像鏡6-6、孔徑光闌6_7以及CXD探測(cè)器6_8 ;上述的準(zhǔn)直鏡6-4、衍射光柵6-5、成像鏡6-6以及(XD探測(cè)器6_8米用交叉布局結(jié)構(gòu),從狹縫進(jìn)來(lái)的入射光線與反射光線成28°夾角,所述準(zhǔn)直鏡6-4和成像鏡6-6的主光軸交叉排列,且焦距采用非對(duì)稱結(jié)構(gòu),其譜面傾斜角為2.8°,以有利于像質(zhì)優(yōu)化,點(diǎn)列圖RSM〈0.0164mm在Δ λ = 900nm,光譜彌散寬度Λ λ = 0.4nm〈0.5nm,所述消雜光光闌安裝在狹縫處,所述可調(diào)式準(zhǔn)直鏡6-4安裝在準(zhǔn)直鏡安裝座6-40上,所述可調(diào)式衍射光柵6-5安裝在衍射光柵安裝座6-50上,所述可調(diào)式成像鏡6-6安裝在成像鏡安裝座6-60上,所述可調(diào)式CCD探測(cè)器6-8安裝在CXD探測(cè)器安裝座6-80上,上述的準(zhǔn)直鏡6-4、衍射光柵6_5、成像鏡6_6以及CCD探測(cè)器6-8均通過(guò)調(diào)校光軸安裝在相對(duì)應(yīng)的安裝座上,每個(gè)安裝座上設(shè)有調(diào)節(jié)長(zhǎng)孔,長(zhǎng)孔內(nèi)配裝有調(diào)節(jié)螺釘。
      [0018]上述結(jié)構(gòu)中光線由光纖6-1通過(guò)SMA905接口導(dǎo)入狹縫6_2,經(jīng)消雜光光闌照明準(zhǔn)直鏡,經(jīng)準(zhǔn)直鏡反射的平行光照明衍射光柵,光線經(jīng)光柵色散后撒向成像鏡,經(jīng)孔徑光闌,最后聚焦成像在CCD探測(cè)器上,CCD探測(cè)器各像元位置指示色散后的波長(zhǎng)。各像元產(chǎn)生的電信號(hào)指示各對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的光譜信號(hào),經(jīng)計(jì)算機(jī)控制并繪制出光譜圖,為了提高儀器的S/N,CCD探測(cè)器采用內(nèi)置熱電制冷,因此在所述CCD探測(cè)器安裝座上加裝有散熱裝置6-81。
      [0019]為了進(jìn)一步消除雜散光的影響,在所述主殼體的上表面和上蓋的內(nèi)表面涂裝有消雜光涂層。
      [0020]本實(shí)用新型光學(xué)調(diào)校方法:
      [0021]1、調(diào)校光軸,以狹縫6-2為基準(zhǔn),使He-Ne激光通過(guò)準(zhǔn)直鏡6_4中心,調(diào)節(jié)準(zhǔn)直鏡6-4俯仰及轉(zhuǎn)角,使激光通過(guò)衍射光柵6-5中心,調(diào)節(jié)衍射光柵6-5的俯仰及轉(zhuǎn)角;使光柵O級(jí)光通過(guò)成像鏡6-6中心,調(diào)節(jié)成像鏡6-6俯仰及轉(zhuǎn)角,使632.8nm激光點(diǎn)通過(guò)CXD探測(cè)器分劃板上相對(duì)應(yīng)的刻度線上,分劃板安裝在C⑶探測(cè)器上,其上事先刻有632.8,871.67、1092.14三根刻度線,調(diào)整完成后鎖緊調(diào)節(jié)螺釘;
      [0022]2、調(diào)校衍射光柵側(cè)傾,將Hg-Ar燈經(jīng)光纖照明狹縫,使光充滿準(zhǔn)直鏡及衍射光柵,調(diào)校衍射光柵的側(cè)傾,使衍射光柵刻度線垂直與水平面,調(diào)整后鎖緊調(diào)節(jié)螺釘;
      [0023]3、調(diào)校CXD探測(cè)器安裝座,前后調(diào)整CXD探測(cè)器安裝座及傾角,用顯微鏡觀測(cè)871.67和1092.14兩根線譜同時(shí)清晰成像在分劃板上,調(diào)整后鎖緊其上配裝的調(diào)整螺母。
      [0024]完成上述光學(xué)調(diào)試后,進(jìn)行電子元件的調(diào)試,調(diào)試后,最后進(jìn)行聯(lián)調(diào),其聯(lián)調(diào)方法為:1、用Hg-Ar燈經(jīng)光纖照明狹縫,計(jì)算機(jī)讀取253.65,365.01,404.66,435.83,546.07、579.07,696.54,763.51,811.53,912.3nm 各譜線波長(zhǎng),計(jì)算波長(zhǎng)誤差;
      [0025]2、用W燈照明狹縫讀取S/N ;
      [0026]3、測(cè)水的拉曼線;
      [0027]4、測(cè) 546.07、912.3nm 的光譜帶。
      [0028]完成上述調(diào)試步驟后本實(shí)用新型就可以用于環(huán)境的光譜檢測(cè)和拉曼光譜分析。采用上述技術(shù)方案,使得本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):從結(jié)構(gòu)上,本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)小巧、輕便,密封良好,方便攜帶,尤其適用于野外現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。從光學(xué)性能上本實(shí)用新型在中心波長(zhǎng)處光譜帶寬可減小至0.4nm?0.5nm,優(yōu)于國(guó)外同類光譜儀最小光譜帶寬0.7?0.8nm??朔藝?guó)內(nèi)外市場(chǎng)上微型光譜分辨率不好的缺陷,而且儀器制造成本可大大降低,
      [0029]以上所述僅是對(duì)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例,并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制,凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改,等同變化與修飾,均屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
      【主權(quán)項(xiàng)】
      1.一種適用于環(huán)境監(jiān)測(cè)和拉曼光譜分析的便攜式微型光譜儀,其特征在于:包括主殼體和上蓋,所述主殼體的上部扣裝上蓋,所述主殼體的截面為矩形結(jié)構(gòu),矩形結(jié)構(gòu)的主殼體的下端面為開(kāi)放式結(jié)構(gòu),在主殼體的下端面安裝有底蓋,上述的主殼體、上蓋以及底蓋圍合成封閉的上腔室和下腔室;在上腔室內(nèi)安裝有用于光譜成像的光學(xué)系統(tǒng),在下腔室內(nèi)吊裝有電子線路板,所述電子線路板上安裝電子器件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于環(huán)境監(jiān)測(cè)和拉曼光譜分析的便攜式微型光譜儀,其特征在于:上述光學(xué)系統(tǒng)主要包括光纖、光纖通過(guò)接口導(dǎo)入狹縫、消雜光光闌、準(zhǔn)直鏡、衍射光柵、成像鏡、孔徑光闌以及CCD探測(cè)器;上述的準(zhǔn)直鏡、衍射光柵、成像鏡以及CCD探測(cè)器采用交叉布局結(jié)構(gòu),從狹縫進(jìn)來(lái)的入射光線與反射光線成28°夾角,所述準(zhǔn)直鏡和成像鏡的主光軸交叉排列,且焦距采用非對(duì)稱結(jié)構(gòu),其譜面傾斜角為2.8°,所述消雜光光闌安裝在狹縫處,所述可調(diào)式準(zhǔn)直鏡安裝在準(zhǔn)直鏡安裝座上,所述可調(diào)式衍射光柵安裝在衍射光柵安裝座上,所述可調(diào)式成像鏡安裝在成像鏡安裝座上,所述可調(diào)式CCD探測(cè)器安裝在CCD探測(cè)器安裝座上,上述的準(zhǔn)直鏡、衍射光柵、成像鏡以及CCD探測(cè)器均通過(guò)調(diào)校光軸安裝在相對(duì)應(yīng)的安裝座上,每個(gè)安裝座上設(shè)有調(diào)節(jié)長(zhǎng)孔,長(zhǎng)孔內(nèi)配裝有調(diào)節(jié)螺釘。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于環(huán)境監(jiān)測(cè)和拉曼光譜分析的便攜式微型光譜儀,其特征在于:所述CCD探測(cè)器安裝座上加裝有散熱裝置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于環(huán)境監(jiān)測(cè)和拉曼光譜分析的便攜式微型光譜儀,其特征在于:所述主殼體的上表面和上蓋的內(nèi)表面涂有消雜光涂層。
      【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種適用于環(huán)境監(jiān)測(cè)和拉曼光譜分析的便攜式微型光譜儀,其特征在于:包括主殼體和上蓋,所述主殼體的上部扣裝上蓋,所述主殼體的截面為矩形結(jié)構(gòu),矩形結(jié)構(gòu)的主殼體的下端面為開(kāi)放式結(jié)構(gòu),在主殼體的下端面安裝有底蓋,上述的主殼體、上蓋以及底蓋圍合成封閉的上腔室和下腔室;在上腔室內(nèi)安裝有用于光譜成像的光學(xué)系統(tǒng),在下腔室內(nèi)吊裝有電子線路板,所述電子線路板上安裝電子器件。采用上述技術(shù)方案,使得本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):從結(jié)構(gòu)上,本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)小巧、輕便,密封良好,方便攜帶,尤其適用于野外現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,克服了國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上微型光譜分辨率不好,而且儀器制造成本可大大降低。
      【IPC分類】G01J3/28, G01J3/44, G01J3/02
      【公開(kāi)號(hào)】CN204854961
      【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520397434
      【發(fā)明人】段芃, 苗春安
      【申請(qǐng)人】天津恒天智創(chuàng)科技有限公司
      【公開(kāi)日】2015年12月9日
      【申請(qǐng)日】2015年6月10日
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