CN107923792B - 光谱仪 - Google Patents

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Abstract

公开了一种光谱仪(100)，包括：壳体(102)，其中，壳体的壁(104)包括第一、第二和第三开口(106，108，110)；入口缝隙(112)，其位于第一开口(106)处，且配置为使光在壳体的内部中沿着第一光路部分(LP1)被引导；色散元件(114)，其位于第二开口(108)处，且配置为接收沿着第一光路部分来自入口缝隙的光，并使光在壳体的内部中沿着第二光路部分(LP2)被引导；检测器(116)，其位于第三开口(110)处，且配置为接收沿着第二光路部分来自色散元件的光。检测器可包括第一和第二组光敏区域(118，120)。盖(105)可定位成将第一组光敏区域与光路隔开，第二组光敏区域暴露于光路。

Description

光谱仪
技术领域
本公开涉及光谱仪，包括但不限于用于执行样品的光谱测量或光度测量的光谱仪。
背景技术
市场上可获得各种光谱仪。现有光谱仪通常需要复杂的主动对准。例如，现有光谱仪包括需要在显微镜下定向的缝隙，和需要安装在可调节的安装部上以与光谱仪的光路对准的衍射元件。在此描述的光谱仪的示例性实施例在期望的光谱范围内提供增加的光能，并改善杂散光的俘获，从而使得杂散光减少或最小化。另外，在此描述的示例性光谱仪不太需要冗余对准。另外，在此描述的示例性光谱仪显示出了增强的整体性能。
发明内容
公开了一种光谱仪，包括：壳体，所述壳体包括壁，所述壁具有面向所述壳体的内部的内表面，所述壁包括第一开口、第二开口和第三开口，所述壁包括延伸到第二开口内的突起；入口缝隙，其位于第一开口处，且配置为使光在所述壳体的内部中沿着光路的第一部分被引导；色散元件，其位于第二开口处，且配置为接收沿着光路的第一部分来自入口缝隙的光，并使光在所述壳体的内部中沿着光路的第二部分被引导，所述色散元件具有轮廓，所述轮廓的尺寸被选择成能接触延伸到第二开口中的所述突起，所述突起和色散元件的轮廓具有互配的尺寸参数和互配的公差参数，从而使得当色散元件至少部分地位于第二开口中时，色散元件的轮廓接触所有突起，且色散元件相对于入口缝隙的定向是固定的；和检测器，其位于第三开口处，且配置为接收沿着光路的第二部分来自色散元件的光。
第二开口包括内开口和外开口，其中，内开口比外开口定位得更靠近壳体的内部。
此外，突起包括延伸到内开口内的第一组突起和延伸到外开口内的第二组突起。
在一个实施例中，第一组突起和第二组突起中的至少一组包括至少三个突起。
在另一实施例中，内开口和外开口可具有不同的直径。
在一个替代的示例性实施例中，公开了一种光谱仪，其在一个示例性实施例中包括：壳体，所述壳体包括壁，所述壁具有面向所述壳体的内部的内表面，所述壁包括第一开口、第二开口和第三开口；入口缝隙，其位于第一开口处，且配置为使光在所述壳体的内部中沿着光路的第一部分被引导；色散元件，其位于第二开口处，且配置为接收沿着光路的第一部分来自入口缝隙的光，并使光在所述壳体的内部中沿着光路的第二部分被引导；检测器，其位于第三开口处，且配置为接收沿着光路的第二部分来自色散元件的光，所述检测器包括第一组光敏区域和第二组光敏区域；和盖，所述盖定位成将第一组光敏区域与光路隔开，第二组光敏区域暴露于光路。
检测器优选是电荷耦合器件阵列检测器、线性电荷耦合器件检测器、光电二极管阵列检测器和互配金属氧化物半导体探测器中的一种。
在一个实施例中，第一组光敏区域检测第一波长范围内的光，且第二组光敏区域检测第二波长范围内的光，其中，第一波长范围和第二波长范围是不同的。在上述一个变型中，第一组光敏区域和第二组光敏区域能够分别相应地检测第一和第二不重叠波长范围内的光。
在另一实施例中，光谱仪包括滤波器，滤波器布置在检测器前方，以使得沿着光路的第二部分行进的光将首先穿过滤波器，然后到达检测器。
在光谱仪的一个实施例中，盖与壳体的壁成一体。在另一实施例中，该可与壳体的壁独立。
在另一示例性实施例中，公开了一种光谱仪，其包括：壳体，所述壳体包括壁，所述壁具有面向所述壳体的内部的内表面，所述壁包括第一开口、第二开口和第三开口；入口缝隙，其位于第一开口处，且配置为使光在所述壳体的内部中沿着光路的第一部分被引导，入口缝隙包括楔部分，所述楔部分在第一开口处沿着相对于壳体的内表面倾斜的平面延伸；色散元件，其位于第二开口处，且配置为接收沿着光路的第一部分来自入口缝隙的光，并使光在所述壳体的内部中沿着光路的第二部分被引导；和检测器，其位于第三开口处，且配置为接收沿着光路的第二部分来自色散元件的光，所述楔部分配置为：使入口缝隙关于光路的第一部分且相对于色散元件以一定向固定。
在一个实施例中，入口缝隙包括相对于楔部分以90度的角度延伸的纵向间隙。
在另一实施例中，可提供光纤与前述的光谱仪组合，该光纤配置为：使光通过所述光纤被引导到所述光谱仪中，所述光纤与入口缝隙光通信。
光谱仪还可包括螺钉，其抵靠入口缝隙的楔部分定位，以将入口缝隙以预定定向固定。入口缝隙包括位于入口缝隙的周边处的凸缘，其中，所述楔部分是所述凸缘的楔部分。
在另一实施方式中，光谱仪可设置有光纤，光纤配置为使光通过所述光纤被引导到所述光谱仪中，其中，所述凸缘包括管形件，所述管形件容纳与入口缝隙光通信的所述光纤。
此外，根据本发明，公开了包括上述光谱仪及其上述实施例的分光计，且分光计优选包括：光源；测量区，其配置为能保持样本或样本载体；第一光学元件，其配置为将来自光源的光引导至测量区；第二光学元件，其配置为将来自测量区的光引导至光谱仪的入口缝隙。
附图说明
从以下结合附图阅读的示例性实施例的详细描述中，本文公开的其他特征和优点将变得更加明显，在附图中：
图1示出了光谱仪的一个示例性实施例；
图2示出了光谱仪的一个替代的示例性实施例；
图3示出了光谱仪的一个替代的示例性实施例的剖视图；
图4A-B示出了入口缝隙的替代的示例性实施例；
图5示出了分光计的一个示例性实施例。
具体实施方式
图1、2和3示出了光谱仪100的示例性实施例。光谱仪100包括壳体102，壳体102包括壁104，该壁104具有面向壳体102的内部的内表面。壁包括第一开口106、第二开口108和第三开口110。光谱仪100包括入口缝隙112，入口缝隙112位于第一开口106处，且配置为使光沿着光路的第一部分LP1在壳体102的内部被引导。光谱仪100包括色散元件114，色散元件114位于第二开口108处，且配置为接收沿着光路的第一部分LP1来自入口缝隙112的光，且使光沿着光路的第二部分LP2在壳体102的内部被引导。光谱仪100包括检测器116，检测器116位于第三开口110处，且配置为接收沿着光路的第二部分LP2来自色散元件114的光。
在光谱仪100的一个示例性实施例中，壳体102包括黑色、经阳极氧化处理的材料，和/或本领域现有的或将被开发以阻挡特定光谱范围的光的任何其它材料。在一个示例性实施例中，第一和第三开口106，110位于壳体102的同侧，且第二开口108位于壳体102的相对侧，从而光从壳体102的一侧通过入口缝隙112进入，在壳体102的相对侧上被色散元件114分散，且到达壳体112的入口缝隙112所在的一侧上的检测器116。如图3所示，壳体盖103布置成用于封闭壳体102，并在壳体102的内部提供黑暗环境。
在光谱仪100的一个示例性实施例中，由入口缝隙112沿着光路的第一部分LP1引导的光来自与入口缝隙112光通信的光纤128。
在光谱仪100的一个示例性实施例中，色散元件114包括本领域现有的或将被开发的透射光栅、凹槽光栅、全息光栅和/或棱镜，和/或其他合适的色散元件。在一个示例性实施例中，色散元件114包括方形板和有效区域，所述有效区域是凹圆形反射且衍射的表面。
在一个示例性实施例中，光谱仪100、光源和/或光源与检测器116之间的任何或全部光学部件配置为在“UV/Vis”(紫外可见的)范围内操作。在其它示例性实施例中，光谱仪100、光源和/或光源与检测器116之间的任何或全部光学部件配置为在以下光谱范围中的任一个或以任何组合内操作：UV/Vis、Vis(可见)、MIR(中红外)和/或NIR(近红外)。例如，检测器116和/或色散元件114可针对电磁频谱的这些范围中的任何范围或任何组合进行优化。
在光谱仪100的一个示例性实施例中，入口缝隙112可通过调节光从入口缝隙112经由色散元件114到检测器116所行进的距离而进行z对准，以用于焦点对准。检测器116可通过将检测器116在检测器116的平面中移动而进行x/y对准，以用于焦平面对准。检测器116也可使用螺钉手动地精细对准。入口缝隙112上的焦点对准也可被调节。可优化光的焦点，以锐化检测器116处的光。
在在此描述的示例性实施例中，光谱仪100的性能可通过减少或最小化杂散光、通过增加期望的光谱范围内的光能以及通过充分地捕获杂散光来增强。另外，在此描述的示例性实施例不太需要冗余对准。
如图1和图2所示，检测器116包括第一组光敏区域118和第二组光敏区域120。光谱仪100包括盖105，盖105定位成将第一组光敏区域118与光路隔开，光敏区域120暴露于光路。
在光谱仪100的一个示例性实施例中，盖105阻挡沿着光路引导的光的零阶信号。在一个示例性实施例中，这是期望的，因为例如一阶信号对于光谱测量是受关注的。因为盖105阻挡零阶信号，所以不需要单独的光阱，光可保持聚焦在检测器116上，且零阶光不需要被向着光阱引导并因而远离检测器116。到达检测器116的杂散光显著减少，且通过像元溢出或散射光引起的光泄漏的风险被降低或消除。使用盖105使得能够测量暗电流以获得补偿强度值，且能够在与样品测量相同的温度下实现同步的暗电流测量。这是期望的，因为测得的光强度是温度敏感的。
在光谱仪100的一个示例性实施例中，盖105定向为使零阶信号被盖105吸收，从而减少的光或没有光被反射回色散元件114和/或入口缝隙112，从而减少杂散光。检测器116可倾斜，以匹配由色散元件114反射的光的弯曲焦平面。
在光谱仪100的一个示例性实施例中，检测器116是电荷耦合器件(CCD)阵列检测器、线性CCD检测器、光电二极管阵列检测器或互配金属-氧化物半导体(CMOS)检测器和/或本领域现有或将被开发的其它合适的检测器中的一个。
在光谱仪100的一个示例性实施例中，第一组光敏区域118检测第一波长范围内的光，第二组光敏区域120检测第二波长范围内的光，且第一和第二波长范围是不同的。
在光谱仪100的一个示例性实施例中，第一组光敏区域118检测第一波长范围内的光，第二组光敏区域120检测第二波长范围内的光，且第一和第二波长范围不重叠。
在一个示例性实施例中，光谱仪100包括滤波器117，滤波器117布置在检测器116前方，从而使得沿着光路的第二部分LP2行进的光将首先穿过滤波器117，然后到达检测器116。即使滤波器117设置在第二组光敏区域120与壳体112的内部之间，第二组光敏区域120也暴露于光路。在一个示例性实施例中，滤波器117包括本领域中现有或将被开发的任何滤波器，其抑制来自色散元件114的更高阶的光。在一个示例性实施例中，滤波器117是阶次排序滤波器。在一个示例性实施例中，滤波器117接触检测器116。在一个示例性实施例中，滤波器117代替已知系统中使用的检测器窗口。换句话说，滤波器117配置为执行阶次排序滤波器和检测器窗口的功能。例如，滤波器117减少了二阶或三阶光到达检测器116的可能性。
在光谱仪100的一个示例性实施例中，盖105包括黑色、经阳极氧化处理的金属板。替代地，盖105可包括本领域现有或将被开发以用于阻挡特定光谱范围的光的任何其它材料。
在光谱仪100的一个示例性实施例中，盖105与壳体102的壁104成一体。例如，盖105与壳体102的壁104的相邻部分连续并与该相邻部分以相同的材料制成。
在光谱仪100的一个示例性实施例中，盖105与壳体102的壁104独立。在示例性实施例中，盖105联接到壳体102的壁104。在其它示例性实施例中，盖105与壳体102的壁104间隔开。
如图1和图2所示，壁104包括延伸到第二开口108内的突起122。色散元件114具有轮廓124，轮廓124的尺寸选择成能与延伸到第二开口108中的突起122接触。突起122和色散元件114的轮廓124具有互配的尺寸参数和互配的公差参数，从而当色散元件114至少部分地位于第二开口108中时，色散元件114的轮廓124接触所有突起122，且色散元件114相对于入口缝隙112的定向是固定的。在光谱仪100的一个示例性实施例中，当力在朝着壳体102的内部的方向上施加到色散元件114上时，色散元件114的轮廓124接触所有突起122。
在制造期间确定互配的尺寸参数和互配的公差参数，从而使得色散元件114的轮廓124配置为：当色散元件114至少部分地位于第二开口108中时接触所有突起122，且色散元件114的定向是固定的。换句话说，为了使色散元件114可针对特定的应用而唯一地设计，第二开口108基于用于构造要置于第二开口中的色散元件114的尺寸和公差来构造。因此，当形成第二开口108及其突起122时，在色散元件114的制造过程中发生的偏移被考虑到。突起122的构造降低了在组装期间需要附加对准的可能性。在一个示例性实施例中，当制造色散元件114时，基于色散元件114的基板中的缺陷来调整色散元件114。例如，调整色散元件114的尺寸和居中。在一个示例性实施例中，基于这些调整来构造壳体102的第二开口108。
在光谱仪100的一个示例性实施例中，第二开口108包括内开口和外开口2081，2082。内开口2081比外开口2082定位得更靠近壳体102的内部。突起122包括延伸到内开口2081内的第一组突起122A和延伸到外开口2082内的第二组突起122B。
在光谱仪100的一个示例性实施例中，第一组突起122A和第二组突起122B中的至少一组包括至少三个突起122。在光谱仪100的其他示例性实施例中，第一组突起122A和/或第二组突起122B可包括两个突起，或三个以上的突起。在示例性实施例中，突起122配置为用于降低色散元件114相对于第二开口108在任何方向上倾斜的风险。在一个示例性实施例中，第一组突起122A是接触点，所述接触点包括向色散元件114的反射和/或衍射表面突出的三个半球形触推部(nudge)，从而使得该表面在定位于内开口2081中时面向检测器116和缝隙112。
在光谱仪100的一个示例性实施例中，内开口2081和外开口2082具有不同的直径。在一个示例性实施例中，内开口2081和外开口2082具有不同的形状。
如图3所示，入口缝隙112包括楔部分126，楔部分126在第一开口106处沿着相对于壳体102的内表面倾斜(即，以非零角度倾斜)的平面延伸。楔部分126配置为：使入口缝隙112关于光路的第一部分LP1且相对于色散元件114以一定向固定。
在光谱仪100的一个示例性实施例中，入口缝隙112包括相对于楔部分126以90度的角度延伸的纵向间隙113，如图4A所示，其示出了示例性入口缝隙112。在其他示例性实施例中，纵向间隙113相对于楔部分126以任何其它角度延伸。
在一个示例性实施例中，光谱仪100与光纤128组合，光纤128配置为使光通过光纤128被引导到光谱仪100中。光纤128与入口缝隙112光通信。
光谱仪100的一个示例性实施例包括螺钉130，其抵靠入口缝隙112的楔部分126定位，以将入口缝隙112以预定定向固定。入口缝隙112及其楔部分126的构造降低了在组装期间需要附加对准的可能性，从而不同于现有的在显微镜下对准的入口缝隙。
在光谱仪100的一个示例性实施例中，入口缝隙112包括位于入口缝隙112的周边处的凸缘132，所述楔部分126是凸缘132的楔部分。
在一个示例性实施例中，光谱仪100与光纤128组合，光纤128配置为使光通过光纤128被引导到光谱仪100中。凸缘132包括管形件，所述管形件容纳与入口缝隙112光通信的光纤。在一个示例性实施例中，管状件是套圈。
图4B示出了入口缝隙112的一个示例性实施例。缝隙112的凸缘132容纳两根光纤128。光纤128彼此相邻，且在垂直于楔部分126的方向上对准。在其他示例性实施例中，纵向间隙113相对于楔部分126以任何其他角度延伸。
图5示出了分光计500的一个示例性实施例，其包括：光谱仪100；光源502；测量区504，其配置为能保持样本或样本载体；第一光学元件506，其配置为将来自光源502的光引导到测量区504；第二光学元件508，其配置为将来自测量区504的光引导到入口缝隙112。第一光学元件506包括第一光纤，比如玻璃纤维510。
在示例性实施例中，第一光学元件506配置为：使得在光源502和第二光学元件508之间的光路的一部分中的光被引导而传播通过样本，且不被分光计的其他部件所阻挡，且被光纤128收集。在一个示例性实施例中，光聚焦在样本上或样本内。在一个示例性实施例中，光在第一和第二光学元件之间基本上准直。在一个示例性实施例中，玻璃纤维510的光学特性、可选地与玻璃纤维510的端部处的准直透镜512(和/或准直反射镜)组合地，保证了：光束被引导而传播通过样品，且不被分光计的其他部件所阻挡，并被光纤128收集；聚焦在样品上或样品内；或在第一和第二光学元件之间基本上准直。通过玻璃纤维构造的分光计可构造得比现有台式分光计更加紧凑。
第二光学元件508包括第二光纤，比如玻璃纤维128。在示例性实施例中，第一和第二光学元件506和508包括比如透镜和反射镜的光学元件，以使光沿着光路从光源502传送到检测器116。在一个示例性实施例中，透镜将准直光聚焦到玻璃纤维128上。在一个示例性实施例中，光路中的所有光学元件(例如包括光源502、第一和第二光学元件506和508、玻璃纤维510和128、滤波器117(图5中未示出)和检测器116)针对特定的光谱范围被优化。在一个示例性实施例中，检测器116设置在传感芯片514上，传感芯片514包括处理器和非暂时性计算机可读存储器，且连接到显示器516或经由用于进一步处理的计算机连接到显示器516。
本领域的技术人员将理解，在不脱离本发明的精神或基本特征的情况下，本发明可以其他特定形式实施。因此，目前公开的实施例在所有方面都被认为是说明性的而不是限制性的。本发明的范围由权利要求书、而不是以上描述来限定，且意图包含在其意义和范围以及等同物内的所有改变。
附图标记列表
100 光谱仪
102 壳体
103 壳体盖
104 壁
105 盖
106 第一开口
108 第二开口
110 第三开口
112 入口缝隙
113 纵向间隙
114 色散元件
116 检测器
117 滤波器
118 第一组光敏区域
120 第二组光敏区域
122 突起
122A 第一组突起
122B 第二组突起
124 轮廓
126 楔部分
128 光纤
LP1 光路的第一部分
LP2 光路的第二部分
2081 内开口
2082 外开口
130 螺钉
132 凸缘
500 分光计
502 光源
504 测量区
506 第一光学元件
508 第二光学元件
510 玻璃纤维
512 准直透镜
514 传感芯片
516 显示器

Claims (18)

1.一种光谱仪(100)，包括：壳体(102)，其包括壁(104)，所述壁(104)具有面向所述壳体的内部的内表面，所述壁包括第一开口(106)、第二开口(108)和第三开口(110)，所述壁包括延伸到第二开口(108)内的至少三个突起(122)；入口缝隙(112)，其位于第一开口(106)处，且配置为使光在所述壳体(102)的内部中沿着光路的第一部分(LP1)被引导；色散元件(114)，其位于第二开口(108)处，且配置为接收沿着光路的第一部分(LP1)来自入口缝隙(112)的光，并使光在所述壳体(102)的内部中沿着光路的第二部分(LP2)被引导，所述色散元件(114)具有轮廓(124)，所述轮廓(124)的尺寸被选择成能接触延伸到第二开口(108)中的所述至少三个突起(122)，所述至少三个突起(122)和色散元件(114)的轮廓(124)具有互配的尺寸参数和互配的公差参数，其中所述第二开口和所述至少三个突起基于用于构造要置于第二开口中的色散元件(114)的尺寸和公差变化来构造，从而使得当色散元件(114)至少部分地位于第二开口(108)中时，色散元件(114)的轮廓(124)接触所有突起(122)，且色散元件(114)相对于入口缝隙(112)的定向是固定的；和检测器(116)，其位于第三开口(110)处，且配置为接收沿着光路的第二部分(LP2)来自色散元件(114)的光。
2.根据权利要求1所述的光谱仪(100)，其中，第二开口(108)包括内开口(2081)和外开口(2082)，内开口(2081)比外开口(2082)定位得更靠近壳体的内部，所述突起(122)包括延伸到内开口内的第一组突起(122A)和延伸到外开口内的第二组突起(122B)。
3.根据权利要求1或2所述的光谱仪(100)，其中，第一组突起(122A)和第二组突起(122B)中的至少一组包括至少三个突起。
4.根据权利要求1或2所述的光谱仪(100)，其中，内开口(2081)和外开口(2082)具有不同的直径。
5.根据权利要求1或2所述的光谱仪(100)，其中，检测器(116)包括第一组光敏区域(118)和第二组光敏区域(120)；且还包括盖(105)，所述盖(105)定位成将第一组光敏区域(118)与光路隔开，第二组光敏区域(120)暴露于光路。
6.根据权利要求1或2所述的光谱仪(100)，其中，所述检测器(116)是电荷耦合器件阵列检测器、线性电荷耦合器件检测器、光电二极管阵列检测器和互配金属氧化物半导体探测器中的一种。
7.根据权利要求1或2所述的光谱仪(100)，其中，第一组光敏区域(118)检测第一波长范围内的光，且第二组光敏区域(120)检测第二波长范围内的光，第一波长范围和第二波长范围是不同的。
8.根据权利要求1或2所述的光谱仪(100)，其中，第一组光敏区域(118)检测第一波长范围内的光，且第二组光敏区域(120)检测第二波长范围内的光，第一波长范围和第二波长范围不重叠。
9.根据权利要求1或2所述的光谱仪(100)，所述光谱仪(100)包括滤波器(117)，所述滤波器(117)布置在检测器(116)前方，以使得沿着光路的第二部分(LP2)行进的光将首先穿过滤波器(117)，然后到达检测器(116)。
10.根据权利要求1或2所述的光谱仪(100)，其中，盖(105)与壳体(102)的壁成一体。
11.根据权利要求1或2所述的光谱仪(100)，其中，盖(105)与壳体(102)的壁独立。
12.根据权利要求1或2所述的光谱仪(100)，其中，入口缝隙(112)包括楔部分(126)，所述楔部分(126)在第一开口(106)处沿着相对于壳体(102)的内表面倾斜的平面延伸；其中，所述楔部分(126)配置为：使入口缝隙(112)关于光路的第一部分(LP1)且相对于色散元件(114)以一定向固定。
13.根据权利要求1或2所述的光谱仪(100)，其中，入口缝隙(112)包括相对于楔部分(126)以90度的角度延伸的纵向间隙(113)。
14.根据权利要求1或2所述的光谱仪(100)，该光谱仪(100)与光纤(128)组合，所述光纤(128)配置为使光通过所述光纤(128)被引导到所述光谱仪(100)中，所述光纤与入口缝隙(112)光通信。
15.根据权利要求1或2所述的光谱仪(100)，所述光谱仪(100)包括：螺钉(130)，其抵靠入口缝隙(112)的楔部分(126)定位，以将入口缝隙以预定定向固定。
16.根据权利要求15所述的光谱仪(100)，其中，入口缝隙(112)包括位于入口缝隙(112)的周边处的凸缘(132)，所述楔部分(126)是所述凸缘的楔部分。
17.根据权利要求16所述的光谱仪(100)，该光谱仪(100)与光纤(128)组合，所述光纤(128)配置为使光通过所述光纤被引导到所述光谱仪中，其中，所述凸缘(132)包括管形件，所述管形件容纳与入口缝隙(112)光通信的所述光纤。
18.一种分光计(500)，包括：根据权利要求1至17中任一项所述的光谱仪(100)；光源(502)；测量区(504)，其配置为能保持样本或样本载体；第一光学元件(506)，其配置为将来自光源(502)的光引导至测量区(504)；第二光学元件(508)，其配置为将来自测量区(504)的光引导至光谱仪(100)的入口缝隙(112)。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2857810A1 (en) * 2013-10-02 2015-04-08 Nederlandse Organisatie voor toegepast -natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Monolith spectrometer
US9863809B2 (en) 2015-08-31 2018-01-09 Mettler-Toledo Gmbh Spectrograph
DE102017206066A1 (de) * 2017-04-10 2018-10-11 Anvajo GmbH Spektrometer
CN108254075A (zh) * 2018-01-04 2018-07-06 南京邮电大学 一种微型集成化cmos光纤光谱仪
JP7245633B2 (ja) * 2018-11-08 2023-03-24 三星電子株式会社 分光光学系、分光計測システム、及び、半導体検査方法
CN114739905A (zh) * 2022-04-06 2022-07-12 杭州佰腾电子科技有限公司 一种双光路光谱仪及测色装置与校准方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5042893A (en) 1990-11-09 1991-08-27 Hewlett-Packard Company Direct mount coupling to a spectrophotometer
US6320663B1 (en) 1999-01-22 2001-11-20 Cymer, Inc. Method and device for spectral measurements of laser beam
DE29906678U1 (de) * 1999-04-15 1999-07-29 Zeiss Carl Jena Gmbh Spektrometer
JP4372314B2 (ja) * 2000-06-21 2009-11-25 大塚電子株式会社 スペクトル測定装置
JP2003139611A (ja) 2001-11-06 2003-05-14 Olympus Optical Co Ltd 分光光度計
JP4409860B2 (ja) 2003-05-28 2010-02-03 浜松ホトニクス株式会社 光検出器を用いた分光器
EP1676123A2 (en) 2003-10-17 2006-07-05 Axsun Technologies, Inc. Multi channel raman spectroscopy system and method
JP2005156343A (ja) 2003-11-26 2005-06-16 Shimadzu Corp 分光装置及び分光装置用光学フィルタ
JP4627402B2 (ja) 2003-11-28 2011-02-09 浜松ホトニクス株式会社 光検出器を用いた分光器
US7728972B2 (en) 2005-08-08 2010-06-01 Lambda Solutions, Inc. Linear fiber array mount to a spectrometer
US7697137B2 (en) 2006-04-28 2010-04-13 Corning Incorporated Monolithic Offner spectrometer
JP5205241B2 (ja) 2008-05-15 2013-06-05 浜松ホトニクス株式会社 分光モジュール
RU81320U1 (ru) * 2008-11-10 2009-03-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Вмк-Оптоэлектроника" Спектрометр
US8387837B2 (en) 2009-07-14 2013-03-05 Scholle Corporation Tap
JP5609611B2 (ja) 2010-03-11 2014-10-22 株式会社リコー 分光特性取得装置、画像評価装置、及び画像形成装置
DE102010015641B4 (de) 2010-04-20 2013-02-28 Imm Photonics Gmbh Spektrometer
US8339600B2 (en) * 2010-07-02 2012-12-25 Lawrence Livermore National Security, Llc Dual waveband compact catadioptric imaging spectrometer
JP6068039B2 (ja) 2012-08-06 2017-01-25 浜松ホトニクス株式会社 分光器
JP5484537B2 (ja) * 2012-09-03 2014-05-07 大塚電子株式会社 分光特性測定装置および分光特性測定方法
US10514296B2 (en) * 2015-07-29 2019-12-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Spectrometer including metasurface
US9863809B2 (en) 2015-08-31 2018-01-09 Mettler-Toledo Gmbh Spectrograph
US11391871B2 (en) 2017-12-27 2022-07-19 Hitachi High-Tech Corporation Manufacturing method of concave diffraction grating, concave diffraction grating, and analyzer using the same

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Publication number Publication date
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CA2996453A1 (en) 2017-03-09
KR20180048725A (ko) 2018-05-10

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