CN104406692B - 一种具有中阶梯光栅的扫描型光谱仪器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有中阶梯光栅的扫描型光谱仪器，属于扫描型光谱仪器技术领域。本发明入射光经第一凹面反光镜聚焦反射，经第一平面反光镜反射，在第一狭缝处聚焦；入射光经第一狭缝进入第一分光器，经第二平面反光镜反射到凹面光栅，凹面光栅通过旋转，进行波长选择、反射聚焦到第二狭缝；入射光经第二狭缝进入第二分光器，经第二凹面反光镜反射汇聚成平行光到中阶梯光栅，中阶梯光栅通过旋转，进行级次选择、反射到第三凹面反光镜，经第三凹面反光镜反射聚焦到出射狭缝。本发明将中阶梯光栅作为主分光元件，通过高级次光谱实现较高的光谱色散和理想的光学分辨率。使用中阶梯光栅能够把分光器设计的很小。

Description

一种具有中阶梯光栅的扫描型光谱仪器
技术领域
本发明涉及一种具有中阶梯光栅的扫描型光谱仪器，属于扫描型光谱仪器技术领域。
背景技术
在以往的扫描型单色器设计中，通常为1米焦距、4320光栅刻线的光谱仪，通过减小光栅常数，加大焦距来提高分辨率(半峰宽小于0.006nm)。但波长扫描范围却仅有190～400nm；由于焦距为1米的单色器在设计上体积较大，为了保证单色器箱体不变形，通常采用整体铸铝设计，而且箱体壁很厚，非常重。为了保证单色器不受外界温度变化影响，还加入了单色器恒温装置，进一步加大了设计难度。最后设计出来的仪器也是体积很大，质量也很大，使得搬运、安装都很复杂。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，即为了保证单色器不受外界温度变化影响，还加入了单色器恒温装置，进一步加大了设计难度。最后设计出来的仪器也是体积很大，质量也很大，使得搬运、安装都很复杂。进而提供一种具有中阶梯光栅的扫描型光谱仪器。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种具有中阶梯光栅的扫描型光谱仪器，包括：外光路、第一分光器和第二分光器；
所述外光路包括第一凹面反光镜、第一平面反光镜和第一狭缝，入射光经第一凹面反光镜聚焦反射，经第一平面反光镜反射，在第一狭缝处聚焦；
所述第一分光器包括第二平面反光镜、凹面光栅和第二狭缝，经过第一狭缝的光进入第一分光器，经第二平面反光镜反射到凹面光栅，凹面光栅通过旋转，进行波长选择、反射聚焦到第二狭缝；
所述第二分光器包括第二凹面反光镜、中阶梯光栅、第三凹面反光镜和出射狭缝，经过第二狭缝的光进入第二分光器，经第二凹面反光镜反射汇聚成平行光到中阶梯光栅，中阶梯光栅通过旋转，进行级次选择、反射到第三凹面反光镜，经第三凹面反光镜反射聚焦到出射狭缝。
本发明中是增加衍射级数来提高分辨率，波长扫描范围能达到190～800nm。
本发明将中阶梯光栅作为主分光元件，通过高级次光谱实现较高的光谱色散和理想的光学分辨率。使用中阶梯光栅能够把分光器设计的很小。但不同波长、不同级数的谱线重叠是中阶梯光栅的不足之处；然而，采用凹面光栅进行初级分光，将很小的波段通过狭缝进入第二分光器，很好解决了谱线重叠问题。入射光进入第二级分光器的中阶梯光栅分光系统，配合精密扫描机构，通过高级次光谱实现较高的光谱色散和理想的光学分辨率。
本发明的优点：1、超短程光学设计使扫描速度快，进行多元素测量极大的节省时间。2、受外界温度变化影响小，分光器无需恒温处理。3、小巧的分光器设计使得整个仪器十分紧凑，小型化，摆脱已往传统扫描型光谱仪体积庞大，重量重难以搬运等问题。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中的附图标记1为光源，12为光电倍增管。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
如图1所示，本实施例所涉及的一种具有中阶梯光栅的扫描型光谱仪器，包括：外光路、第一分光器和第二分光器；
所述外光路由第一凹面反光镜2、第一平面反光镜3和第一狭缝4组成，入射光经第一凹面反光镜2聚焦反射，经第一平面反光镜3反射，在第一狭缝4处聚焦。
所述第一分光器由第一狭缝4、第二平面反光镜5、凹面光栅6和第二狭缝7组成，入射光经第一狭缝4进入第一分光器，经第二平面反光镜5反射到凹面光栅6，凹面光栅6通过旋转，进行波长选择、反射聚焦到第二狭缝7。
入射光进入第一级分光器的凹面光栅6，通过精密扫描机构，对入射光进行预分光，有效消除其他干扰谱线由于谱线重叠引起的干扰。
所述第二分光器由第二狭缝7、第二凹面反光镜8、中阶梯光栅9、第三凹面反光镜10和出射狭缝11组成，入射光经第二狭缝7进入第二分光器，经第二凹面反光镜8反射汇聚成平行光到中阶梯光栅9，中阶梯光栅9通过旋转，进行级次选择、反射到第三凹面反光镜10，经第三凹面反光镜10反射聚焦到出射狭缝11。最后由光检测器件进行采集。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种具有中阶梯光栅的扫描型光谱仪器，其特征在于，包括：外光路、第一分光器和第二分光器；
所述外光路包括第一凹面反光镜(2)、第一平面反光镜(3)和第一狭缝(4)，入射光经第一凹面反光镜(2)聚焦反射，经第一平面反光镜(3)反射，在第一狭缝(4)处聚焦；
所述第一分光器包括第二平面反光镜(5)、凹面光栅(6)和第二狭缝(7)，经过第一狭缝(4)的光进入第一分光器，经第二平面反光镜(5)反射到凹面光栅(6)，凹面光栅(6)通过旋转，进行波长选择、反射聚焦到第二狭缝(7)；
所述第二分光器包括第二凹面反光镜(8)、中阶梯光栅(9)、第三凹面反光镜(10)和出射狭缝(11)，经过第二狭缝(7)的光进入第二分光器，经第二凹面反光镜(8)反射汇聚成平行光到中阶梯光栅(9)，中阶梯光栅(9)通过旋转，进行级次选择、反射到第三凹面反光镜(10)，经第三凹面反光镜(10)反射聚焦到出射狭缝(11)。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4205229A (en) * 1978-10-31 1980-05-27 Nasa Cooled echelle grating spectrometer
CN102226716A (zh) * 2011-03-28 2011-10-26 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种中阶梯光栅光谱仪的光路结构
CN102435315A (zh) * 2011-10-14 2012-05-02 深圳市世纪天源环保技术有限公司 一种光子计数全谱直读拉曼光谱仪

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