CN103776785A - 一种集成型便携式超微光谱仪的光学系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成型便携式超微光谱仪的光学系统，它包括光纤连接器、入射狭缝、凹面反射镜、分光元件、凹面聚焦镜和高灵敏度CCD阵列探测器，待测光信号由光纤连接器接入光谱仪，光纤连接器的输出光路上装有入射狭缝，光信号从入射狭缝射出后射到凹面反射镜上，光信号经凹面反射镜反射至分光元件，分光元件将入射光信号在不同方向上分散成波长不同的单色光，单色光射到凹面聚焦镜上，由凹面聚焦镜会聚并反射到高灵敏度CCD阵列探测器上，其特征在于：所述分光元件为大角色散元件，其角色散率为10^-2rad/nm，本分光元件比普通光栅的角色散率大一个量级，可以在保持传统高灵敏度CCD阵列探测器分辨率不变的条件下压缩光路，实现光谱仪的超微化。

Description

一种集成型便携式超微光谱仪的光学系统

技术领域

本发明涉及物质成分分析的光谱仪器技术领域，具体讲就是一种通过对被分析样品和标样光强度的对比来分析物质成分的集成型便携式超微光谱仪的光学系统。

背景技术

光谱仪是能在近紫外光——可见光谱区域内对样品物质作定性和定量分析，是理化实验室常用的光谱分析仪器之一，采用先进的闪耀光栅单色器，具有波长精度高，单色性好，杂散光低等优点，采用微机测量系统，τ-A转换精度高，并有自动调整0%和调整100%，浓度因子设定、浓度直读，并可选择串行数据打印机进行数据打印功能。广泛应用于医药卫生，临床检验，生物化学，石油化工，环境保护，质量控制等部门。

光谱仪又称分光光度计，其基本工作原理是溶液中的物质在光的照射激发下，产生了对光的吸收效应，物质对光的吸收是具有选择性的。各种不同的物质都具有其各自的吸收光谱，因此当某单色光通过溶液时，其能量就会被吸收而减弱，光能量减弱的程度和物质的浓度有一定的比例关系，光谱仪就是利用这一原理来对被分析样品和标样光强度的对比来分析物质成分的。

光谱仪能够将复杂的信号光分解为不同波长的光谱序列，进而对物质的成分、浓度和结构等方面的信息进行测量、分析和处理。因此，光谱仪不但被广泛应用于冶金、地质、石油化工、医药卫生、环境保护等领域；同时也是军事侦察、宇宙探索、资源和水文探测等必不可少的遥感设备。近年来，随着社会对于大气及水环境监测、食品药品安全等民生领域的重视程度迅速发展，光谱仪的使用范围迅速扩大，但是由于目前传统光谱仪体积较大，不易携带，无法适应对大气及水环境进行监测时，需要能够方便携带安装的要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有的光谱仪体积较大，不易携带，无法满足现有的对大气及水环境监测时需要将光谱仪随身携带的技术要求，提供一种集成型便携式超微光谱仪的光学系统，大大缩小了光谱仪的体积，使光谱仪便于携带，满足了对大气及水环境监测时便于携带，易于安装的要求。

技术方案

为了实现上述技术目的，本发明设计一种集成型便携式超微光谱仪的光学系统，它包括光纤连接器1、入射狭缝2、凹面反射镜3、分光元件4、凹面聚焦镜5和高灵敏度CCD阵列探测器6，待测光信号由光纤连接器1接入光谱仪，所述光纤连接器1的输出光路上装有入射狭缝2，光信号从入射狭缝2射出后射到凹面反射镜3上，光信号经凹面反射镜3反射至分光元件4，分光元件4将入射光信号在不同方向上分散成波长不同的单色光，单色光射到凹面聚焦镜5上，由凹面聚焦镜5会聚并反射到高灵敏度CCD阵列探测器6上，其特征在于：所述分光元件4为大角色散元件，其角色散率为10^-2rad/nm.

所述分光元件为多层膜复合纳米柱状的结构，所述多层膜与纳米柱状相垂直。所述分光元件的多层膜周期为180nm,纳米柱状结构长程无序、短程有序。

本发明利用多角度分光元件比传统光栅的角色散能力强约一个量级，可以在保持传统高灵敏度CCD阵列探测器分辨率不变的条件下压缩光路，大大缩小了光谱仪的体积，使光谱仪便于携带，满足了对大气及水环境监测时便于携带，易于安装的要求。

附图说明

附图1是本发明的光路结构示意图。

附图2是本发明的分光元件结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明做进一步说明。

实施例

如附图1和2所示，一种集成型便携式超微光谱仪的光学系统，它包括光纤连接器1、入射狭缝2、凹面反射镜3、分光元件4、凹面聚焦镜5和高灵敏度CCD阵列探测器6，待测光信号由光纤连接器1接入光谱仪，所述光纤连接器1的输出光路上装有入射狭缝2，光信号从入射狭缝2射出后射到凹面反射镜3上，光信号经凹面反射镜3反射至分光元件4，分光元件4将入射光信号在不同方向上分散成波长不同的单色光，单色光射到凹面聚焦镜5上，由凹面聚焦镜5会聚并反射到高灵敏度CCD阵列探测器6上，其特征在于：所述分光元件4为大角色散元件，其角色散率为10^-2rad/nm.

所述分光元件为多层膜复合纳米柱状的结构，所述多层膜与纳米柱状相垂直。

所述分光元件的多层膜周期为180nm,纳米柱状结构长程无序、短程有序。

本发明利用多角度分光元件比传统光栅的角色散能力强约一个量级，可以在保持传统高灵敏度CCD阵列探测器分辨率不变的条件下压缩光路，大大缩小了光谱仪的体积，使光谱仪便于携带，满足了对大气及水环境监测时便于携带，易于安装的要求。

Claims (3)

1.一种集成型便携式超微光谱仪的光学系统，它包括光纤连接器(1)、入射狭缝(2)、凹面反射镜(3)、分光元件(4)、凹面聚焦镜(5)和高灵敏度CCD阵列探测器(6)，待测光信号由光纤连接器(1)接入光谱仪，所述光纤连接器(1)的输出光路上装有入射狭缝(2)，光信号从入射狭缝(2)射出后射到凹面反射镜(3)上，光信号经凹面反射镜(3)反射至分光元件(4)，分光元件(4)将入射光信号在不同方向上分散成波长不同的单色光，单色光射到凹面聚焦镜(5)上，由凹面聚焦镜(5)会聚并反射到高灵敏度CCD阵列探测器(6)上，其特征在于：所述分光元件(4)为大角色散元件，其角色散率为10^-2rad/nm。

2.如权利要求1所述的一种集成型便携式超微光谱仪的光学系统，其特征在于：所述分光元件为多层膜复合纳米柱状的结构，所述多层膜与纳米柱状相垂直。

3.如权利要求1所述的一种集成型便携式超微光谱仪的光学系统，其特征在于：所述分光元件的多层膜周期为180nm,纳米柱状结构长程无序、短程有序。

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