CN104316176A - 一种紫外可见近红外双光源共光路及其输出方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种紫外可见近红外双光源共光路及其输出方法，其中紫外可见近红外双光源共光路包括：由椭球面反射聚光镜(1)、卤钨灯(2)、双胶合透镜(3)、背透式氘灯(4)、双胶合透镜(5)组成；卤钨灯(2)位于椭球面反射聚光镜(1)的一个焦点F1处，卤钨灯(2)发出的光聚在椭球面反射聚光镜(1)的另一焦点F2处，焦点F2也是双胶合透镜(3)的物方焦点，将背透式氘灯(4)置于双胶合透镜(5)的物面焦点处。采用上述方案，通过背透式氘灯、卤钨灯实现紫外、可见、近红外光的共光路输出，光学元件位置固定，无需利用电机控制光源或镜片移动，结构稳定，易于调试，避免了由于光源移动导致测试环境变化带来的测量误差。

Description

一种紫外可见近红外双光源共光路及其输出方法
技术领域
本发明属于紫外可见近红外双光源共光路技术领域，尤其涉及的是一种紫外可见近红外双光源共光路及其输出方法。
背景技术
氘灯和卤钨灯是进行光谱分析的常用光源，氘灯发出的光束能量主要集中在波长200nm-400nm之间，卤钨灯光束能量主要集中在波长400nm-1100nm之间，氘灯和卤钨灯组合使用可以实现对材料的紫外、可见、近红外波段的光谱分析。氘灯与卤钨灯的组合光源也广泛应用于紫外-可见分光光度计中。
《现代光学计量与测试》(第198～200页，北京航空航天大学出版社，2010年5月)一书中介绍了对光学材料传输特性测量的方法，在其中光谱透射比测量装置介绍中，采用氘灯及卤钨灯作为测试光源，将平面反射镜M1置于氘灯和卤钨灯之间，通过移动M1来控制氘灯或者卤钨灯的光进入光路，实现紫外、可见、近红外光的输出，基于这种技术方案，测试时需要来回移动平面镜M1，测试过程繁琐，并且对于平面镜M1的准确定位要求较高，并不利于测试系统集成与维护。
论文“分光光度计系统集成化设计及研究”(计算机测量与控制，第134～135页，2006.14(1))公开了利用氘灯及卤钨灯作为测试光源的紫外-可见分光光度计，利用单片机控制步进电机的脉冲数及转动方向进行测试光源的转换，单片机需要接收上位机发出的脉冲数、转动方向等指令控制氘灯和卤钨灯的位置。实用新型专利“分光光度计”(申请号：9202290.5)与发明专利“一种紫外可见分光光度计的光路”(申请号：201110416541.9)公布了利用光源反射镜转动实现光源切换的方案，通过摆动光源反射镜到特定的角度将紫外光源与可见光源发出的光分别反射到分光光度计的入射狭缝上。这两个方案都需要上位机软件控制步进电机带动光学元件移动，由于机械加工装配的误差或者步进电机的定位误差使得重复定位精度不好而造成仪器基线衔接不好，同时光源切换时间较长，不利于实现仪器的快速测量要求，实用新型专利“紫外可见分光光度计换灯机构”(申请号：03208618.0)公开了通过在氘灯和光源反射镜之间插入一平面镜实现光源切换的方案，该平面镜装在摆杆上，摆杆有两个摆动位置，位置之一是该平面镜将氘灯的光路阻断，卤钨灯发出的光经平面镜反射到光源反射镜并聚焦到单色器的入射狭缝，位置之二是将平面镜移出氘灯与光源反射镜之间的光路，氘灯发出的光经光源反射镜反射并聚焦在单色器的入射狭缝，此方案虽然不需要对步进电机的步进进行定位，但仍需要电机提供动力，并且光学元件在移动过程中易受振动影响，结构不稳定。无论是通过摆动光源，还是利用光源反射镜或平面镜进行光源切换的方式，在光路中都无法实现氘灯和卤钨灯发出的光同时进入测试光路中，需要移动光学元件实现光源切换，结构不稳定，调试繁琐。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种紫外可见近红外双光源共光路及其输出方法。
本发明的技术方案如下：
一种紫外可见近红外双光源共光路，其中，由椭球面反射聚光镜(1)、卤钨灯(2)、双胶合透镜(3)、背透式氘灯(4)、双胶合透镜(5)组成；卤钨灯(2)位于椭球面反射聚光镜(1)的一个焦点F1处，卤钨灯(2)发出的光聚在椭球面反射聚光镜(1)的另一焦点F2处，焦点F2也是双胶合透镜(3)的物方焦点，将背透式氘灯(4)置于双胶合透镜(5)的物面焦点处。
所述的紫外可见近红外双光源共光路，其中，所述双胶合透镜(3)和双胶合透镜(5)之间的距离，使得双胶合透镜(3)的像方焦点和双胶合透镜(5)的物方焦点重合。
所述的紫外可见近红外双光源共光路，其中，所述卤钨灯(2)的光束经过双胶合透镜(3)聚在背透式氘灯(4)透射孔处，然后与氘灯光束共同由双胶合透镜(5)准直进入后端光路系统。
所述的紫外可见近红外双光源共光路，其中，所述背透式氘灯包括:阴极灯丝(6)，阳极(7)，透光孔(8)直径1mm，当对背透式氘灯施加电源驱动后，阴极灯丝(6)发出自由电子，自由电子向加上电压后的阳极(7)运动并与氘分子发生碰撞，以辐射的形式发光，背透式氘灯(4)发出的光能量集中在以中间透光孔(8)为中心，发散角20°范围以内，而且透光孔(8)用于使氘灯后方的光线在一定的发散角内完全透过。
一种紫外可见近红外双光源共光路输出方法，其中，包括：
卤钨灯(2)位于椭球面反射聚光镜(1)的一个焦点F1处，卤钨灯(2)发出的光会聚在椭球面反射聚光镜(1)的另一焦点F2处，焦点F2也是双胶合透镜(3)的物方焦点焦点，设置双胶合透镜(3)和双胶合透镜(5)之间的距离，使得双胶合透镜(3)的像方焦点和双胶合透镜(5)的物方焦点重合，将背透式氘灯(4)置于双胶合透镜(5)的物面焦点处；
卤钨灯(2)的光束经过双胶合透镜(3)会聚在背透式氘灯(4)透射孔处，然后与氘灯光束共同由双胶合透镜(5)准直进入后端光路系统。
采用上述方案，通过背透式氘灯、卤钨灯实现紫外、可见、近红外光的共光路输出，光学元件位置固定，无需利用电机控制光源或镜片移动，结构稳定，易于调试，避免了由于光源移动导致测试环境变化带来的测量误差。
附图说明
图1为本发明紫外可见近红外双光源共光路输出方法的结构示意图。
图2为本发明紫外可见近红外双光源共光路输出方法中背透式氘灯剖面结构图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
实施例1
如图1所示，本发明提出一种氘灯、卤钨灯双光源共光路，由椭球面反射聚光镜1、卤钨灯2、双胶合透镜3、背透式氘灯4、双胶合透镜5组成，光学元件放置位置如图1所示。
卤钨灯2位于椭球面反射聚光镜1的一个焦点F1处，卤钨灯2发出的光会聚在椭球面反射聚光镜1的另一焦点F2处，焦点F2也是双胶合透镜3的物方焦点焦点，设计双胶合透镜3和双胶合透镜5之间的距离，使得双胶合透镜3的像方焦点和双胶合透镜5的物方焦点重合，将背透式氘灯4置于双胶合透镜5的物面焦点处。卤钨灯2的光束经过双胶合透镜3会聚在背透式氘灯4透射孔处，然后与氘灯光束共同由双胶合透镜5准直进入后端光路系统。
在上述本发明提供的一种氘灯、卤钨灯双光源共光路的基础上，本发明还提供一种紫外可见近红外双光源共光路输出方法，包括：
卤钨灯(2)位于椭球面反射聚光镜(1)的一个焦点F1处，卤钨灯(2)发出的光会聚在椭球面反射聚光镜(1)的另一焦点F2处，焦点F2也是双胶合透镜(3)的物方焦点焦点，设置双胶合透镜(3)和双胶合透镜(5)之间的距离，使得双胶合透镜(3)的像方焦点和双胶合透镜(5)的物方焦点重合，将背透式氘灯(4)置于双胶合透镜(5)的物面焦点处；
卤钨灯(2)的光束经过双胶合透镜(3)会聚在背透式氘灯(4)透射孔处，然后与氘灯光束共同由双胶合透镜(5)准直进入后端光路系统。
为了更好的说明本发明双光源共光路及其输出方法，进一步给出背透式氘灯剖面结构图，如图2所示，其中6为阴极灯丝，7为阳极，8为透光孔直径1mm，当对背透式氘灯施加电源驱动后，背透式氘灯4发出的光能量集中在以中间透光孔为中心，发散角20°范围以内，由于存在透光孔8，背透式氘灯背后的光可以在发散角40°范围内完全透过氘灯，不会被氘灯阻挡，从而实现共光路输出。
采用上述方案，通过背透式氘灯、卤钨灯实现紫外、可见、近红外光的共光路输出，光学元件位置固定，无需利用电机控制光源或镜片移动，结构稳定，易于调试，避免了由于光源移动导致测试环境变化带来的测量误差。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种紫外可见近红外双光源共光路，其特征在于，由椭球面反射聚光镜(1)、卤钨灯(2)、双胶合透镜(3)、背透式氘灯(4)、双胶合透镜(5)组成；卤钨灯(2)位于椭球面反射聚光镜(1)的一个焦点F1处，卤钨灯(2)发出的光聚在椭球面反射聚光镜(1)的另一焦点F2处，焦点F2也是双胶合透镜(3)的物方焦点，将背透式氘灯(4)置于双胶合透镜(5)的物面焦点处。
2.如权利要求1所述的紫外可见近红外双光源共光路输出方法，其特征在于，所述双胶合透镜(3)和双胶合透镜(5)之间的距离，使得双胶合透镜(3)的像方焦点和双胶合透镜(5)的物方焦点重合。
3.如权利要求1所述的紫外可见近红外双光源共光路输出方法，其特征在于，所述卤钨灯(2)的光束经过双胶合透镜(3)聚在背透式氘灯(4)透射孔处，然后与氘灯光束共同由双胶合透镜(5)准直进入后端光路系统。
4.如权利要求1所述的紫外可见近红外双光源共光路输出方法，其特征在于，所述背透式氘灯包括:阴极灯丝(6)，阳极(7)，透光孔(8)直径1mm，当对背透式氘灯施加电源驱动后，阴极灯丝(6)发出自由电子，自由电子向加上电压后的阳极(7)运动并与氘分子发生碰撞，以辐射的形式发光，背透式氘灯(4)发出的光能量集中在以中间透光孔(8)为中心，发散角20°范围以内，而且透光孔(8)用于使氘灯后方的光线在一定的发散角内完全透过。
5.一种紫外可见近红外双光源共光路输出方法，其特征在于，包括：
卤钨灯(2)位于椭球面反射聚光镜(1)的一个焦点F1处，卤钨灯(2)发出的光会聚在椭球面反射聚光镜(1)的另一焦点F2处，焦点F2也是双胶合透镜(3)的物方焦点焦点，设置双胶合透镜(3)和双胶合透镜(5)之间的距离，使得双胶合透镜(3)的像方焦点和双胶合透镜(5)的物方焦点重合，将背透式氘灯(4)置于双胶合透镜(5)的物面焦点处；
卤钨灯(2)的光束经过双胶合透镜(3)会聚在背透式氘灯(4)透射孔处，然后与氘灯光束共同由双胶合透镜(5)准直进入后端光路系统。
6.如权利要求5所述的紫外可见近红外双光源共光路输出方法，其特征在于，所述背透式氘灯(4)发出的光能量集中在以中间透光孔为中心，发散角20°范围以内。
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