CN101907491A - 一种低杂散光单色仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低杂散光单色仪，其特征在于入射狭缝所在平面与入射光轴倾斜相交，出射狭缝所在平面与出射光轴倾斜相交。通过这种方式，原本会引起杂散光的非期望光路的光线被入射狭缝或出射狭缝反射到期望光路以外，从而大幅减少杂散光。

Description

一种低杂散光单色仪

【技术领域】

本发明涉及一种光谱辐射测量和光谱分析装置，具体涉及一种低杂散光单色仪。

【背景技术】

单色仪是从具有复杂光谱或从连续光谱的光源中分离出不同波长单色光的仪器，经常用作其他光谱仪器或光谱装置中产生单色光的一个部件。单色仪的杂散光是指出射光束中所需光谱宽度范围以外其他波长的光辐射量，杂散光强度是衡量单色仪的一个重要参数。

单色仪的杂散光包括不同衍射级次间的重叠和非预期的反射等，不同衍射级次间重叠所引起的杂散光可通过滤色镜滤除，而非期望的反射光线所带来的杂散光却难以消除。众所周知，光束从入射狭缝进入单色仪，经过色散元件被分光，在以色散元件为起点的空间内的各个方向上分布了不同波长的光线，其中仅有小部分的光线从出射狭缝射出，其余的大部分光线仍然分布在单色仪内部。这部分光线在光学器件间发生非期望反射，特别是发生在入射狭缝和出射狭缝上的一次非期望反射，会形成极为可观的杂散光。一方面，一部分经色散元件分光后的非期望光路的光线入射到入射狭缝或出射狭缝上，又被狭缝反射到期望光路中，形成杂散光；另一方面，当狭缝前后设有滤色镜时，狭缝和滤色镜之间还会相互反射，引入杂散光。

【发明内容】

针对上述现有技术的不足，本发明旨在提供一种解决现有技术中所存在的部分杂散光难以消除问题的低杂散光单色仪。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种低杂散光单色仪，包括入射狭缝、色散系统和出射狭缝。入射狭缝所在平面与入射光轴倾斜相交，出射狭缝所在平面与出射光轴倾斜相交。

上述的入射光轴为经过入射狭缝中心，并且经过位于入射狭缝后第一次改变光线光路的光学器件(如凹面光栅、准直元件)中心。上述的出射光轴为经过出射狭缝中心，并且经过出射狭缝前最后一次改变光线光路的光学器件(如凹面光栅、会聚元件)中心。

在普通单色仪中，入射狭缝所在平面垂直于入射光轴，出射狭缝所在平面垂直于出射光轴。本发明通过入射狭缝与入射光轴、出射狭缝与出射光轴的倾斜相交，即入射狭缝偏离入射光轴的垂直面，出射狭缝偏离出射光轴的垂直面，改变普通单色仪内部入射狭缝、出射狭缝与色散系统的相对位置，使得原本会产生杂散光的非期望光路的光线被入射狭缝或出射狭缝反射出期望光路，从而大幅减少杂散光。

上述的一种低杂散光单色仪，所述色散系统是凹面光栅。凹面光栅是在高反射金属凹面上刻划一系列平行线构成的反射式衍射光栅，同时具有分光和聚光能力。因此，凹面光栅、入射狭缝和出射狭缝就组成了单色仪。

上述的一种低杂散光单色仪，所述色散系统包括准直元件、色散元件和会聚元件。准直元件实现将入射光线转变为平行光。色散元件，如棱镜、光栅等，具有分光功能，可从具有复杂光谱或连续光谱的光源中分离出不同波长的单色光。会聚元件将来自于色散元件的平行期望光束会聚到出射狭缝上。

上述的一种低杂散光单色仪，在光路中，所述入射狭缝前面或后面设有与入射光轴倾斜相交的第一滤色镜。所述出射狭缝前面或后面设有与出射光轴倾斜相交的第二滤色镜。滤色镜对各种光线起着通过、限制和阻止的作用，仅使一定波段内的光辐射通过。同时，滤色镜也是一种减小杂散光的另一种方法，例如减小高次衍射杂散光。第一滤色镜和入射光轴倾斜、第二滤色镜与出射光轴倾斜，也都是为了将非期望的光线反射出期望光路，从而光束减小杂散光。

上述第一滤色镜或第二滤色镜是包括两片或两片以上的可以分别切入光路的滤色镜镜组，镜组中的每一片滤色镜的导通波段各不相同。通过旋转驱动装置旋转滤色镜镜组，并把相应的滤色镜切入到入射狭缝和色散系统或者出射狭缝和色散系统之间的光束中，从而减小各波段的测量杂散光。

上述的一种低杂散光单色仪，所述的入射光轴和出射光轴所在平面与色散系统中光学元件的光学口面倾斜相交。所述的色散系统中光学元件包括准直元件、色散元件或会聚元件的一个或多个。本技术方案通过光学元件的光学口面和光轴所在平面，这两个平面的相对位置调整，减少在入射狭缝和出射狭缝的非期望反射，从而减弱杂散光。

在本发明中，作为优选，入射狭缝所在平面偏离入射光轴垂直面的角度一般在选择大于2°小于20°。

在本发明中，作为优选，第一滤色镜偏离入射光轴垂直面的角度一般在2°～20°。

在本发明中，作为优选，出射狭缝所在平面偏离出射光轴垂直面间的夹角一般选择大于2°小于20°。

在本发明中，作为优选，第二滤色镜偏离出射光轴垂直面的夹角一般在2°～20°。

在本发明中，作为优选，第一滤色镜偏离与入射狭缝所在平面的夹角一般为2°～20°。

在本发明中，作为优选，第二滤色镜偏离出射狭缝所在平面的夹角一般在2°～20°。

在本发明中，作为优选，色散系统中光学元件的法线平面偏离入射光轴和出射光轴所在平面的角度一般选择大于2°小于20°。

综上所述，本发明所述的一种低杂散光单色仪的有益效果在于：通过入射狭缝和出射狭缝等关键光学元件的位置调整，将原本会产生杂散光的光辐射反射到期望光路之外，从而大幅度降低杂散光。

【附图说明】

附图1为本发明实施例1的一种低杂散光单色仪的结构示意图；

附图2本发明实施例1中色散系统与入射平面的关系示意图；

附图3为本发明实施例2的一种低杂散光单色仪的结构示意图；

1-入射狭缝；2-第一滤色镜；3-色散系统；3-1准直元件；3-2色散元件；3-3会聚元件；4-出射狭缝；5-第二滤色镜；6-入射光轴；7-出射光轴；8-色散系统光学口面。

【具体实施方式】

实施例1

如图1所示，一种低杂散光单色仪，包括入射狭缝1、色散系统3和出射狭缝4。本实施例中的色散系统3是凹面光栅。光线由入射狭缝1射入，经色散系统3分光后，会聚于出射狭缝4。入射光轴6经过入射狭缝1中心和色散系统3中心O。出射光轴7经过出射狭缝4中心和色散系统3中心O。入射狭缝1所在平面与入射光轴6垂直面成5°夹角。出射狭缝4所在平面与出射光轴7的垂直面成5°夹角。入射光轴6与出射光轴7所在平面不再垂直于色散系统光学口面8，即两平面的夹角为85°，如图2所示为垂直于入射光轴6与出射光轴7所在平面的视图。

实施例2

如图3所示，一种低杂散光单色仪，包括入射狭缝1、第一滤色镜2、准直元件3-1、色散元件3-2、会聚元件3-3、出射狭缝4和第二滤色镜5。光线由入射狭缝1射入，经第一滤色片2消除部分杂散光，色散元件3-2接收从准直元件3-1射出的光线，分光后进入会聚元件3-3和第二滤色片5，最终由出射狭缝4射出。入射光轴6经过入射狭缝1中心和准直元件3-1中心O1，出射光轴7经过出射狭缝4中心和会聚元件3-3中心O2。入射狭缝1所在平面与入射光轴6的垂直面成5°夹角。同时第一滤色镜2与入射光轴6的垂直面成5°夹角，与入射狭缝1所在平面成10°夹角，并且该夹角的开口背向色散元件3-2的方向。出射狭缝4所在平面与出射光轴7的垂直面成5°夹角，同时第二滤色镜5与出射光轴7的垂直面成5°夹角，第二滤色镜5与出射狭缝4所在平面成10°夹角，并且夹角的开口背向色散元件3-2的方向。

Claims (8)

1.一种低杂散光单色仪，包括入射狭缝(1)、出射狭缝(4)和色散系统(3)，其特征在于，入射狭缝(1)所在平面与入射光轴(6)倾斜相交，出射狭缝(4)所在平面与出射光轴(7)倾斜相交。

2.根据权利要求1所述的一种低杂散光单色仪，其特征在于，所述色散系统(3)是凹面光栅。

3.根据权利要求1所述的一种低杂散光单色仪，其特征在于，所述色散系统(3)包括准直元件(3-1)、色散元件(3-2)和会聚元件(3-3)。

4.根据权利要求1所述的一种低杂散光单色仪，其特征在于，在光路中，所述入射狭缝(1)的前面或后面设有与入射光轴(6)倾斜相交的第一滤色镜(2)。

5.根据权利要求1所述的一种低杂散光单色仪，其特征在于，在光路中，所述出射狭缝(4)前面或后面设有与出射光轴(7)倾斜相交的第二滤色镜(5)。

6.根据权利要求4所述的一种低杂散光单色仪，其特征在于，所述第一滤色镜(2)是包括两片或两片以上的可以分别切入光路的滤色镜镜组。

7.根据权利要求5所述的一种低杂散光单色仪，其特征在于，所述第二滤色镜(5)是包括两片或两片以上的可以分别切入光路的滤色镜镜组。

8.根据权利要求1所述的一种低杂散光单色仪，其特征在于，所述入射光轴(6)和出射光轴(7)所在平面与色散系统(3)中光学元件的光学口面倾斜相交。

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