CN105510243A - 一种光谱分析装置 - Google Patents

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寿淼钧
俞晓峰
喻正宁
吕全超
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韩双来
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    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands

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Abstract

本发明涉及一种光谱分析装置，包括光源、成像单元、检测单元，所述光谱分析装置进一步包括：光采集单元，所述光采集单元包括第一会聚透镜、多芯波导、第二会聚透镜和狭缝，光源发出的测量光经所述第一会聚透镜耦合后在所述多芯波导内成像，从多芯波导出射的测量光经所述第二会聚透镜会聚后穿过狭缝进入分光单元；分光单元，所述分光单元将测量光分开，分开后的测量光经成像单元成像后被检测单元接收。本发明具有结构简单、体积小、抗光源抖动性强等优点。

Description

一种光谱分析装置
技术领域
本发明涉及光谱分析领域，特别涉及一种抗光源抖动的光谱分析装置。
背景技术
Ag、B、Sn是地球化学勘查中非常重要的元素，但是由于样品分解难、试剂空白等因素，一般以固体粉末进样、电弧光源激发、光谱采集的方式进行元素分析，用其他方法分析无法达到检出限、精密度及准确度的要求。然而，在样品分析时，需要将样品装在石墨电极样品杯中，电弧光源在激发时，火焰随着石墨电极样品杯转动，火焰抖动比较厉害，目前采用三透镜结构进行光谱采集，前两组透镜采用双胶合透镜，第三组采用单透镜，但在使用过程中存在以下缺陷：
1、光路长，占用空间大，导致仪器体积庞大；
2、抗光源抖动性差；
3、采用透镜数较多，光强吸收厉害，降低了分析结果的准确性，对痕量元素的测量造成的影响尤为明显。
发明内容
为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种结构简单、体积小、分光单元灵活排布、抗光源抖动性强的光谱分析装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种光谱分析装置，包括光源、成像单元、检测单元，所述光谱分析装置进一步包括：
光采集单元，所述光采集单元包括第一会聚透镜、多芯波导、第二会聚透镜和狭缝，光源发出的测量光经所述第一会聚透镜耦合后在所述多芯波导内成像，从多芯波导出射的测量光经所述第二会聚透镜会聚后穿过狭缝进入分光单元；
分光单元，所述分光单元将测量光分开，分开后的测量光经成像单元成像后被检测单元接收。
根据上述的光谱分析装置，优选地，所述多芯波导为多芯光纤。
根据上述的光谱分析装置，可选地，所述光源为抖动光源。
根据上述的光谱分析装置，优选地，所述多芯波导的入口端根据光源的抖动方向排布。
根据上述的光谱分析装置，优选地，所述多芯波导的出口端根据所述狭缝方向排布。
根据上述的光谱分析装置，可选地，所述分光单元进一步包括：
准直元件；
中阶梯光栅，所述中阶梯光栅的刻线数为90-160条/毫米，经准直元件准直的测量光被所述中阶梯光栅在波长方向分光；
棱镜，所述棱镜的角度为12-20°，经中阶梯光栅分光后的测量光被所述棱镜在级次方向分光。
根据上述的光谱分析装置，优选地，所述光谱分析装置进一步包括：矫正单元，所述矫正单元设置在成像单元与检测单元之间的测量光路上。
根据上述的光谱分析装置，可选地，所述矫正单元为矫正透镜。
根据上述的光谱分析装置，可选地，所述第一会聚透镜为单透镜或双胶合透镜。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1、本发明采用透镜和多芯波导相结合的光采集方式，抗光源抖动性强，可以将抖动光源发出的测量光完整地在多芯波导内成像，提高光谱分析的稳定性。
2、多芯波导的长短可控，且可以弯曲排布，不存在组合透镜的焦距问题，故本发明的光采集单元结构简单、体积小，同时多芯波导的灵活性使得分光单元可以灵活排布，进一步减小体积。
3、本发明采用刻线数为90-160条/毫米的高刻线中阶梯光栅，角度为12-20°的大角度棱镜，通过中阶梯光栅刻线数和棱镜角度的相互配合，分辨率高、且无级次干扰。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是本发明实施例1的光谱分析装置的结构示意图。
具体实施方式
图1和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例1
图1示意性地给出了本实施例的光谱分析装置的结构简图，如图1所示，所述光谱分析装置包括：光源1，光采集单元2，分光单元3、成像单元4和检测单元5；
所述光源1可以是ICP光源、激光器或元素灯等，也可以是类似火焰的抖动光源；
所述光采集单元2包括第一会聚透镜21、多芯波导22、第二会聚透镜23和狭缝24，光源1发出的测量光经所述第一会聚透镜21耦合后在所述多芯波导22内成像，从多芯波导22出射的测量光经所述第二会聚透镜23会聚后穿过狭缝24进入分光单元3；所述第一会聚透镜21为单透镜或双胶合透镜，第二会聚透镜23为会聚透镜；
所述分光单元3将测量光分开，分开后的测量光经成像单元4成像后被检测单元5接收。
进一步地，所述多芯波导芯数根据光源设定，只要所述测量光经所述第一会聚透镜耦合后全部成像在多芯波导内即可。
为了提高多芯波导布局的合理性，用较少芯数的波导使第一会聚透镜成的像全部在多芯波导内，故：
进一步地，所述多芯波导的入口端根据光源的抖动方向排布。
为了保证分光单元的分光效果，提高分析的准确性，故：
进一步地，所述多芯波导的出口端根据所述狭缝方向排布。
作为优选，所述多芯波导出口端的排布方向与狭缝方向平行。
实施例2
本实施例提供一种光谱分析装置，与实施例1不同的是，本实施例的光谱分析装置的分光单元进一步包括：准直元件、中阶梯光栅和棱镜，经准直元件准直的测量光被所述中阶梯光栅在波长方向分光后，再次被所述棱镜在级次方向分光。
进一步地，所述中阶梯光栅的刻线数为90-160条/毫米，所述棱镜的角度为12-20°，通过中阶梯光栅刻线数和棱镜角度的相互配合，消除可能存在的级次干扰。
本实施例的益处在于：分光单元灵活排布，进一步减小了分光单元的体积，提高了光谱分析装置的分辨率，消除了级次干扰。
实施例3
本实施例提供一种光谱分析装置，与实施例1不同的是，本实施例的光谱分析装置进一步包括：矫正单元，所述矫正单元设置在成像单元与检测单元之间的测量光路上，用于矫正光谱谱线，提高光谱分析的准确性与稳定性。
作为优选，所述矫正单元为矫正透镜。
实施例4
本发明实施例1的光谱分析装置在金属元素分析领域的应用例。在该应用例中，将金属样品(如Ag、B、Sn等)装在石墨电极的样品杯中，通过电弧光源激发金属样品，产生火焰。电弧光源在激发时，火焰随着石墨电极转动，火焰抖动比较厉害，故本应用例中的光源为抖动光源。
在本应用例中，多芯波导为多芯光纤(如三芯光纤、五芯光纤或七芯光纤等)，具体可以根据光源的抖动情况而定，光源的抖动幅度较小，可选择芯数较少的光纤，反之则选择芯数较多的光纤，只要抖动光源经过第一会聚透镜后全部成像在光纤内即可。第一会聚透镜采用光纤耦合透镜，第二会聚透镜采用聚光透镜；分光光路包括准直反射镜、刻线数为90-160条/毫米的中阶梯光栅，刻线数为90-160条/毫米的棱镜；成像单元为成像反射镜；检测单元为面阵检测器，所述面阵检测器的尺寸为20-30mm，一次曝光即可进行全谱采集，采集光谱的波长范围覆盖165-850nm；同时，在成像反射镜与面阵检测器之间的光路上设置矫正透镜(如单透镜、双透镜或自由曲面透镜等)。
本应用例的光源沿着石墨电极转动，一般在左右方向偏移，故，多芯光纤入口端的光纤可以水平排列；狭缝竖直设置，故，多芯光纤出口端的光纤可以竖直排列。
本应用例的光谱分析装置体积小、抗抖动性强、分辨率高且无级次干扰。
上述实施方式不应理解为对本发明保护范围的限制。本发明的关键是：采用多芯波导进行光采集，体积小、抗光源抖动性强，同时波导的灵活性使得分光单元可以灵活排布，进一步减小体积。在不脱离本发明精神的情况下，对本发明作出的任何形式的改变均应落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种光谱分析装置，包括光源、成像单元、检测单元，其特征在于：所述光谱分析装置进一步包括：
光采集单元，所述光采集单元包括第一会聚透镜、多芯波导、第二会聚透镜和狭缝，光源发出的测量光经所述第一会聚透镜耦合后在所述多芯波导内成像，从多芯波导出射的测量光经所述第二会聚透镜会聚后穿过狭缝进入分光单元；
分光单元，所述分光单元将测量光分开，分开后的测量光经成像单元成像后被检测单元接收。
2.根据权利要求1所述的光谱分析装置，其特征在于：所述多芯波导为多芯光纤。
3.根据权利要求1所述的光谱分析装置，其特征在于：所述光源为抖动光源。
4.根据权利要求1所述的光谱分析装置，其特征在于：所述多芯波导的入口端根据光源的抖动方向排布。
5.根据权利要求1所述的光谱分析装置，其特征在于：所述多芯波导的出口端根据所述狭缝方向排布。
6.根据权利要求1所述的光谱分析装置，其特征在于：所述分光单元进一步包括：
准直元件；
中阶梯光栅，所述中阶梯光栅的刻线数为90-160条/毫米，经准直元件准直的测量光被所述中阶梯光栅在波长方向分光；
棱镜，所述棱镜的角度为12-20°，经中阶梯光栅分光后的测量光被所述棱镜在级次方向分光。
7.根据权利要求1所述的光谱分析装置，其特征在于：所述光谱分析装置进一步包括：
矫正单元，所述矫正单元设置在成像单元与检测单元之间的测量光路上。
8.根据权利要求7所述的光谱分析装置，其特征在于：所述矫正单元为矫正透镜。
9.根据权利要求1所述的光谱分析装置，其特征在于：所述第一会聚透镜为单透镜或双胶合透镜。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105486406A (zh) * 2016-01-01 2016-04-13 杭州谱育科技发展有限公司 光谱仪及光谱分析方法
CN106441573A (zh) * 2016-09-09 2017-02-22 电子科技大学 一种基于多模光波导的小型光谱仪
WO2020083274A1 (zh) * 2018-10-23 2020-04-30 京东方科技集团股份有限公司 光谱仪以及微全分析系统
WO2020088345A1 (zh) * 2018-11-02 2020-05-07 京东方科技集团股份有限公司 光取出装置、检测装置及其使用方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56137247A (en) * 1980-03-31 1981-10-27 Japan Atom Energy Res Inst Multipoint simultaneous measuring instrument
US4995723A (en) * 1988-10-03 1991-02-26 Fried. Krupp Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung Method and apparatus for optically coupling an element analysis system and a laser to liquid metal in a melting vessel
US20070115477A1 (en) * 2005-11-21 2007-05-24 Fujifilm Corporation Optical probe and optical tomography system
CN1995979A (zh) * 2006-12-05 2007-07-11 中国科学院安徽光学精密机械研究所 水体金属污染物激光击穿光谱探测方法与系统
CN101165471A (zh) * 2006-10-17 2008-04-23 财团法人工业技术研究院 多角度多通道检测装置
CN101196471A (zh) * 2007-12-21 2008-06-11 中国科学院上海技术物理研究所 土壤重金属污染定量化检测系统及检测方法
CN102109465A (zh) * 2009-12-23 2011-06-29 中国科学院沈阳自动化研究所 用于熔融金属的激光诱导击穿光谱装置
CN202928949U (zh) * 2011-12-31 2013-05-08 聚光科技(杭州)股份有限公司 提高光谱探测范围的分光装置及光谱分析系统
CN103901532A (zh) * 2012-12-26 2014-07-02 西安金和光学科技有限公司 多芯光纤、采用该多芯光纤的传感装置及其运行方法
CN205484012U (zh) * 2015-12-31 2016-08-17 聚光科技(杭州)股份有限公司 一种光谱分析装置

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56137247A (en) * 1980-03-31 1981-10-27 Japan Atom Energy Res Inst Multipoint simultaneous measuring instrument
US4995723A (en) * 1988-10-03 1991-02-26 Fried. Krupp Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung Method and apparatus for optically coupling an element analysis system and a laser to liquid metal in a melting vessel
US20070115477A1 (en) * 2005-11-21 2007-05-24 Fujifilm Corporation Optical probe and optical tomography system
CN101165471A (zh) * 2006-10-17 2008-04-23 财团法人工业技术研究院 多角度多通道检测装置
CN1995979A (zh) * 2006-12-05 2007-07-11 中国科学院安徽光学精密机械研究所 水体金属污染物激光击穿光谱探测方法与系统
CN101196471A (zh) * 2007-12-21 2008-06-11 中国科学院上海技术物理研究所 土壤重金属污染定量化检测系统及检测方法
CN102109465A (zh) * 2009-12-23 2011-06-29 中国科学院沈阳自动化研究所 用于熔融金属的激光诱导击穿光谱装置
CN202928949U (zh) * 2011-12-31 2013-05-08 聚光科技(杭州)股份有限公司 提高光谱探测范围的分光装置及光谱分析系统
CN103901532A (zh) * 2012-12-26 2014-07-02 西安金和光学科技有限公司 多芯光纤、采用该多芯光纤的传感装置及其运行方法
CN205484012U (zh) * 2015-12-31 2016-08-17 聚光科技(杭州)股份有限公司 一种光谱分析装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105486406A (zh) * 2016-01-01 2016-04-13 杭州谱育科技发展有限公司 光谱仪及光谱分析方法
CN106441573A (zh) * 2016-09-09 2017-02-22 电子科技大学 一种基于多模光波导的小型光谱仪
CN106441573B (zh) * 2016-09-09 2018-03-27 电子科技大学 一种基于多模光波导的小型光谱仪
WO2020083274A1 (zh) * 2018-10-23 2020-04-30 京东方科技集团股份有限公司 光谱仪以及微全分析系统
US11226284B2 (en) 2018-10-23 2022-01-18 Boe Technology Group Co., Ltd. Spectrometer and micro-total analysis system
WO2020088345A1 (zh) * 2018-11-02 2020-05-07 京东方科技集团股份有限公司 光取出装置、检测装置及其使用方法
US11640069B2 (en) 2018-11-02 2023-05-02 Boe Technology Group Co., Ltd. Light extraction device, detection device, and method for using same

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