一種掃描型分光光譜儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及分光光譜儀，特別涉及掃描型分光光譜儀。
【背景技術(shù)】
[0002]分光光譜儀中應(yīng)用最廣泛的是傅立葉變換型光譜儀與光柵型分光光譜儀。
[0003]傅立葉變換型光譜儀采用雙光束干涉原理，使相干光束間的相位差連續(xù)變化，同步記錄下條紋的光強(qiáng)變化曲線即干涉圖，然后對(duì)干涉圖進(jìn)行傅立葉變換而獲得光譜圖。傅立葉變換型光譜儀具有波長(zhǎng)間隔小、波長(zhǎng)重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)，但有體積笨重、信噪比較差等缺點(diǎn)。
[0004]光柵分光型光譜儀是采用光柵的色散分光原理把多色光在空間上分開(kāi)，將入射狹縫成像于出射狹縫上，在出射狹縫上獲得光譜圖。
[0005]美國(guó)專利US4969739公開(kāi)了一種掃描型分光光譜儀，如圖1所示，具體技術(shù)方案為:電機(jī)帶動(dòng)光柵高速轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)與光柵連接的編碼器對(duì)光柵的位置進(jìn)行定位，并反饋對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制。該光譜儀可以每秒獲得近2次光譜，信噪比較好；但也有如下不足:1、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，需要使用編碼器、反饋裝置、光柵定位裝置去定位所述光柵；2、性能較差，編碼器的性能決定了光譜儀的一些性能，由于編碼器的光柵定位裝置的機(jī)械要求高，結(jié)果造成光譜儀的性能較差，如最小波長(zhǎng)間隔較大、波長(zhǎng)重復(fù)性較差；同時(shí)，引入的機(jī)械變化也降低了波長(zhǎng)的準(zhǔn)確性；3、定標(biāo)麻煩，由于其采樣的間隔點(diǎn)是光柵的機(jī)械位置決定的，所以還必需通過(guò)機(jī)械與光學(xué)的關(guān)系決定波長(zhǎng)點(diǎn)，需要多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)點(diǎn)才能較準(zhǔn)確的定標(biāo)波長(zhǎng)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，提供了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能較好、定標(biāo)容易的掃描型分光光譜儀。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0008]—種掃描型分光光譜儀，包括由第一入射狹縫、可轉(zhuǎn)動(dòng)的色散元件、第一出射狹縫、第一探測(cè)器和信號(hào)處理模塊組成的第一分光通道；所述光譜儀還包括第二分光通道:由光學(xué)平板、第二入射狹縫、所述可轉(zhuǎn)動(dòng)的色散元件、第二出射狹縫、第二探測(cè)器及所述信號(hào)處理模塊組成，所述信號(hào)處理模塊包括檢測(cè)電路、觸發(fā)電路。
[0009]作為優(yōu)選，所述光學(xué)平板置放在所述第二入射狹縫之前。
[0010]本實(shí)用新型的基本原理是:利用參考光在光學(xué)平板中發(fā)生多光束干涉得到etalon條紋(如，兩個(gè)峰間波數(shù)相差l/2nL，η為光學(xué)平板的折射率，L為光學(xué)平板的厚度)，利用波形中包含相對(duì)波數(shù)信息的特征點(diǎn)(如周期性出現(xiàn)的點(diǎn))去觸發(fā)測(cè)量光信號(hào)的采集，從而獲得波數(shù)等間隔的測(cè)量光譜。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下技術(shù)效果:1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需編碼器、反饋控制及機(jī)械定位裝置；2、性能較好，測(cè)量光譜的采樣間隔直接由波長(zhǎng)特性決定，而采樣間隔可通過(guò)改變光學(xué)平板的厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)，無(wú)需機(jī)械與光學(xué)關(guān)系的轉(zhuǎn)化，受機(jī)械穩(wěn)定性影響小，保證了高度的準(zhǔn)確性與重復(fù)性；3、定標(biāo)容易，由于獲得的測(cè)量光譜是測(cè)量光強(qiáng)度與相對(duì)波數(shù)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此，只需用一個(gè)波長(zhǎng)點(diǎn)即可完成對(duì)波長(zhǎng)域的標(biāo)定。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是一種現(xiàn)有的光譜儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是本實(shí)用新型的一種光譜儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3是本實(shí)用新型的另一種光譜儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖4是根據(jù)圖2、3的光譜儀獲得的光譜圖；
[0016]圖5是本實(shí)用新型的光譜儀獲得的參考信號(hào)、光譜示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳盡描述。
[0018]實(shí)施例1:
[0019]—種掃描型分光光譜儀，應(yīng)用在樣品的近紅外光譜分析測(cè)量中。如圖2所示，所述光譜儀包括由光學(xué)平板11、控制裝置51、入射狹縫12、可轉(zhuǎn)動(dòng)的凹面光柵31、出射狹縫13、探測(cè)器14和信號(hào)處理模塊組成的分光通道，其中，所述光學(xué)平板11可安裝在所述入射狹縫12前，而所述控制裝置61安裝在所述光學(xué)平板11后(也可以在光學(xué)平板11之前)，用于可選擇地使參考光或測(cè)量光通過(guò)所述入射狹縫12 ;所述信號(hào)處理模塊包括檢測(cè)電路、存儲(chǔ)模塊、觸發(fā)電路、采樣模塊和微處理器。
[0020]在工作過(guò)程中，光源發(fā)出的光通過(guò)光纖41引出，之后再分出兩束光42、43，其中一束參考光經(jīng)光纖42傳輸?shù)剿龉庾V儀前；另一束測(cè)量光經(jīng)光纖43照射到被測(cè)樣品上，在樣品上產(chǎn)生的漫反射光被收集后通過(guò)光纖44傳輸?shù)剿龉庾V儀前。
[0021]本實(shí)用新型還揭示了一種獲得測(cè)量光譜的方法，也即獲得上述漫反射光的光譜的方法，包括以下步驟:
[0022]a、參考光通過(guò)光纖42傳輸準(zhǔn)直透鏡45前，經(jīng)準(zhǔn)直后穿過(guò)光學(xué)平板11，再經(jīng)透鏡46會(huì)聚在光纖47中，經(jīng)光纖47傳輸控制裝置61，如光開(kāi)關(guān)，光開(kāi)關(guān)61使參考光通過(guò)(測(cè)量光不通過(guò))，再經(jīng)光纖48傳輸?shù)剿鋈肷洫M縫12前，經(jīng)過(guò)入射狹縫12、凹面光柵31、出射狹縫13后被所述探測(cè)器14接收；隨著凹面光柵31轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)周期，從而得到包含相對(duì)波數(shù)信息、具有周期性的參考信號(hào)51 ;也即，參考光經(jīng)過(guò)光學(xué)平板11時(shí)發(fā)生多光束干涉，從而形成etalon條紋，如圖5所示，相鄰峰的波數(shù)間隔為l/2nL，η為光學(xué)平板11的折射率，L為光學(xué)平板11的厚度，因此，可以通過(guò)調(diào)整光學(xué)平板11的厚度L去調(diào)整所述波數(shù)間隔；
[0023]b、通過(guò)檢測(cè)電路去提取所述參考信號(hào)51中的特征點(diǎn)，如周期性出現(xiàn)的點(diǎn)，圖5中的黑點(diǎn)，參考信號(hào)51中的點(diǎn)與轉(zhuǎn)動(dòng)中的光柵31所處位置對(duì)應(yīng)，光柵31的所處位置對(duì)應(yīng)于其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間，所述存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)所述特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光柵31的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間；
[0024]C、測(cè)量光通過(guò)光纖44傳輸?shù)剿隹刂蒲b置61，控制裝置61使測(cè)量光通過(guò)(參考光不通過(guò))，測(cè)量光再經(jīng)過(guò)光纖48傳輸?shù)剿鋈肷洫M縫12，之后被所述凹面光柵31分光，之后穿過(guò)所述出射狹縫13被探測(cè)器14