CN100408989C - 一种降低光谱仪器中杂散光的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明一种降低光谱仪器中杂散光的装置，其特征在于，包括：一光阑，该光阑为多边形结构的一盒体；一色散元件，该色散元件置入在光阑内而形成一种封闭结构；其中，在光阑的两个侧边分别开有通光孔与外光路相通，且光阑紧贴色散元件。其可降低光谱仪器中的杂散光。
Description
技术领域
本发明涉及光谱分析领域，特别是一种降低光谱仪器中杂散光的装置，该装置是色散元件与光阑相结合的结构，光阑形成一种封闭结构，将色散元件封闭于其内，只有入射、出射两个通光孔径与外光路相通，且光阑紧贴色散元件。
背景技术
光谱仪器是光谱学与光谱技术中最基本的测试仪器，在工业，农业，科研、国防等领域都有广泛的应用。一般光谱仪器的光路系统如图1所示。由光源1出射的光经准直透镜2准直成为平行光。其中，光源1可以认为是传统光谱仪器中的狭缝，也可以是现代微型光谱仪中的光纤。平行光经色散元件4将光谱按波长顺序空间分离，然后经聚焦透镜6将光源的单色象成像于焦平面7上，由胶片或光电探测器等元件接收。通常为了约束光的传播，降低杂散光的影响，会在光路中加入光阑3，5。一般情况下，光阑会离色散元件4有一定的距离，这不仅造成了光阑大小的计算困难，而且对杂散光的屏蔽作用也不太好。尤其是对于色散元件4有多个界面的情况，例如，色散元件4由棱镜和光栅共同组成，如图2所示，色散元件4由第一棱镜8、第二棱镜10及体全息光栅9组成。平行光束经光阑3后入射到色散元件4的第一界面11，理想情况下，光束应经第一界面1
1折射，经第一棱镜8、体全息光栅9、第二棱镜10色散，所需级次的衍射光经第六界面16出射，经光阑5后进入后续光路。然而，实际上，第二、三、四、五界面12、13、14、15均对光存在反射和折射，一方面，使得从第六界面16出射的光除了正常衍射的各级次外，还有很多其他方向的衍射光，这些光很可能会从光阑5通过，从而形成杂散光；另一方面，也会有光从第二、五界面12、15出射，经其它元件漫反射也会形成杂散光。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种色散元件与光阑相结合的装置，其可降低光谱仪器中的杂散光。
本发明一种降低光谱仪器中杂散光的结构，其特征在于，包括：
一光阑，该光阑为多边形结构的一盒体；
一色散元件，该色散元件置入在光阑内而形成一种封闭结构。
其中该光阑为三边形或四边形结构。
其中色散元件是单一体全息光栅或体全息光栅和棱镜的组合或是单一的棱镜。
其中色散元件中的棱镜是平铺在光阑的底面，棱镜的边缘与光阑的各边平行。
其中在光阑的两个侧边分别开有通光孔。
其中其光阑内外壁均加工为黑色毛面，对光吸收作用很强，没有镜面反射，漫反射弱。
附图说明
为了进一步说明的内容及特点，以下结合一个特定的实施例和该实施例的附图来做进一步的说明，其中：
图1是一般光谱仪器的光路系统示意图；
图2是目前一般情况下光阑与色散元件的相对位置示意图；
图3是本发明光阑与色散元件的相对位置示意图。
具体实施方式
请参阅图3所示，本发明一种降低光谱仪器中杂散光的装置，包括：
一光阑34，该光阑34为多边形结构的一盒体，该光阑34为三边形或四边形结构，在该光阑34的两个侧边分别开有通光孔35，该光阑34内外壁均加工为黑色毛面，对光吸收作用很强，没有镜面反射，漫反射弱；
一色散元件，该色散元件置入在光阑34内而形成一种封闭结构，该色散元件是单一体全息光栅32或体全息光栅32和第一棱镜31以及第二棱镜33的组合或是单一的第一、第二棱镜31或33，该色散元件中的第一棱镜31以及第二棱镜33是平铺在光阑34的底面，该第一棱镜31以及第二棱镜33的边缘与光阑34的各边平行。
本发明的工作过程是：结合参阅图3是说明本发明实施例的示意图，在图示情况下，入射平行光束51，经封闭结构光阑34的入射孔径，入射到第一棱镜31的第一界面41，光束经第一界面41折射，并经第一棱镜31色散后光束52经体全息光栅32、第二棱镜33色散，所需级次的衍射光53经第六界面46出射，形成出射平行光束54，经封闭结构光阑45的出射孔径进入后续光路。同时，第二、三、四、五界面42、43、44、45均对光存在反射和折射，从第二界面42、第五界面4
5出射的光，被封闭结构的光阑34阻挡，大部分被吸收，即使有一部分漫反射，也会被色散元件的各界面多次反射，被封闭结构的光阑34内壁所吸收，最后能从封闭结构的光阑34的通光孔35出射的杂散光几乎不存在。从第六界面46出射的光除了正常衍射的各级次外，依旧存在很多其他方向的衍射光，如图3所示，出射平行光束54是我们需要的衍射光，光束55是我们不需要的衍射光。色散元件设计时都会有自己的出射孔径，对于一个设计良好的色散元件，光束55是肯定不会从色散元件自身所设计的出射孔径出射的。但由于出射平行光束54和光束55之间可能存在一定的夹角，在从色散元件出射时两束光是分开的并不等于它们永远是分开的，如果光阑离开色散元件有一定距离，光束55就可能从光阑的通光孔35出射。所以，本发明中封闭结构的光阑34紧贴色散元件。即使出射平行光束54和光束55传播方向不一致，光束55也不会从封闭结构光阑34的通光孔35出射。
本发明所述的色散元件，可以为光栅、棱镜、或其结合结构，还可以为任何可用于光谱仪器的、能够对光起色散作用的元件。
封闭结构光阑34，其内外壁为黑色毛面，对光吸收作用很强，没有镜面反射，漫反射也很弱，几乎没有。即使色散元件存在多个界面，即使有光入射到光阑封闭结构的内壁，也不会被反射至光阑的出射孔径。在一般的光谱仪器光路系统中，通光孔径最小的往往是色散元件，外壁没有反射，可避免准直透镜出射的光被反射回去，或被反射进聚焦透镜。
光阑紧贴色散元件，一方面可以避免光阑孔径的复杂计算，另一方面关键是避免多次折射后的光束通过出射孔径。色散元件在设计时就应该考虑到了，在色散元件自身的出射孔径出不应该有其他级次的衍射光或多次折射、反射后的光束。
虽然参照上述实施例详细地描述了本发明，但是应该理解本发明并不限于所公开的实施例，对于本专业领域的技术人员来说，可对其形式和细节进行各种改变。本发明意欲涵盖所附权利要求书的精神和范围内的各种变形。
Claims (5)
1. 一种降低光谱仪器中杂散光的装置，其特征在于，包括：
一光阑，该光阑为多边形结构的一盒体；
一色散元件，该色散元件置入在光阑内而形成一种封闭结构；
其中，在光阑的两个侧边分别开有通光孔与外光路相通，且光阑紧贴色散元件。
2. 根据权利要求1所述的降低光谱仪器中杂散光的装置，其特征在于，其中该光阑为三边形或四边形结构。
3. 根据权利要求1所述的降低光谱仪器中杂散光的装置，其特征在于，其中色散元件是单一体全息光栅或体全息光栅和棱镜的组合或是单一的棱镜。
4. 根据权利要求1或3所述的降低光谱仪器中杂散光的装置，其特征在于，其中色散元件中的棱镜是平铺在光阑的底面，棱镜的边缘与光阑的各边平行。
5. 根据权利要求1所述的降低光谱仪器中杂散光的装置，其特征在于，其中其光阑内外壁均加工为黑色毛面，对光吸收作用很强，没有镜面反射，漫反射弱。
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