CN108414084A - 调节装置及光谱仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种调节装置及光谱仪。该调节装置包括：调整架，用于调节光谱仪的光纤和狭缝的位置；调整架连接套，分别与光纤组件和狭缝组件相连接，且光纤组件和狭缝组件安装在调整架的同一底座上面。该光谱仪包括上述调节装置。通过本发明的技术方案，可以调节光纤和狭缝的位置，提高了调节的简便性和精度。

Description

调节装置及光谱仪
技术领域
本发明涉及光设备领域，具体而言，涉及一种调节装置及光谱仪。
背景技术
发射光谱仪在现代钢铁、化工、冶金、材料、生物等领域的元素成分和含量分析测试中起着重要的作用，其介于小阶梯光栅和阶梯光栅之间。它与一般的闪耀光栅不同，不以增加光栅刻线，而以增大闪耀角(高光谱级次和加大光栅刻划面积)来获得高分辨本领和高色散率。中阶梯光栅光谱仪是一种全谱直读的新型高端光谱仪器，它以中阶梯光栅为主色散元件，经低色散元件进行交叉色散后，在焦面处形成二维谱图(即：中阶梯光栅光谱仪各级之间的重叠用交叉色散棱镜的办法来解决，即棱镜的色散方向与中阶梯光栅的色散方向互相垂直，这样在仪器的焦面上形成二维光谱图象)该二维谱图被探测、接收、数字化后，采用特定的谱图还原方法可以转换为高分辨率的一维光谱信息。
与常规光谱仪器相比，中阶梯光栅光谱仪具有高光谱分辨率、低检出限、宽波段、无移动部件、结构紧凑、光学系统的体积减小、相对孔径变大、光强也得到提高、全波长闪耀、分辨率和衍射效率都比较好以及全谱直读等优点，摒弃了传统的获取高分辨率谱图所惯用的多次测量不同谱带在进行拼接的方法，可在一秒中内获取覆盖整个波段的高分辨率拉曼谱图，再辅以巧妙的光路设计和先进的探测系统，方便灵活，响应速度快，峰值检测精度高，不存在误读问题，因此中阶梯光栅光谱仪在光谱分析领域占有重要的地位，代表了现代光谱技术的发展趋势。
光栅光谱仪的组成部分主要是光源，分光系统和接收系统。图1是相关技术中中阶梯光栅光谱仪的光学系统结构示意图。如图1所示，该光学系统包括入射狭缝部分、准直镜部分、中阶梯光栅、反射棱镜、聚焦镜和面阵电荷耦合元件(Charge-coupled Device，简称为CCD)。该结构是最广泛应用的单色器结构形式之一。且该结构简单紧凑，无移动。
相关技术中的光谱仪方案中入射狭缝固定不动，入射光源由光纤引入到狭缝前端。将光纤通过光纤接头SMA905固定在光谱仪机箱的侧壁中，或是通过光纤接头直接固定在狭缝前端。狭缝和光纤的位置均不可调节。
针对相关技术中狭缝和光纤的位置均不可调节的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明提供了一种调节装置及光谱仪，以至少解决上述问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种调节装置，包括：调整架，用于调节光谱仪的光纤和狭缝的位置；调整架连接套，分别与光纤组件和狭缝组件相连接，且光纤组件和狭缝组件安装在调整架的同一底座上面。
优选地，光纤组件包括：光纤头连接套和光纤；
调整架连接套第一端与光纤头连接套第二端相连接，其中光纤头连接套的第一端与光纤相连接。
优选地，光纤头连接套的第一端具有螺纹内孔，螺纹内孔具有一个台阶，台阶与光纤的螺纹处的止口贴紧确定光纤头连接套的位置。
优选地，调整架连接套第一端包括台阶孔，光纤通过调节架连接套内的孔底面和光纤头外圆处配合安装，且通过顶丝穿过调整架连接套压紧在光纤上。
优选地，狭缝组件包括：狭缝支架座、狭缝片、狭缝法兰盖。
调整架的第二端与狭缝支架座相连接，其中狭缝支架座中放置有狭缝片，且狭缝支架座通过螺纹压紧固定狭缝片在狭缝支架座中的位置。
优选地，狭缝片通过狭缝法兰盖固定在狭缝支架座上。
优选地，还包括：一维平移台，用于控制调整架在上、下、左、右四个方向移动，使得光纤组件和狭缝组件安装在调整架的同一底座上面。
优选地，调整架连接套和光纤头连接套的加工安装方式为小间隙轴孔配合。
优选地，狭缝片的材质包括：硅。
根据本发明的另一方面，提供了一种光谱仪，包括：上述的调节装置。
通过本发明，采用调整架和调整架连接套的技术方案，分别连接光纤组件和狭缝组件，通过调节，使得两者位于同一底座上面，解决了相关技术中光谱仪的光纤和狭缝不能够调节的问题，进而达到了提高了调节的简便性和精度的效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是相关技术中中阶梯光栅光谱仪的光学系统结构示意图；
图2是根据本发明实施例的调节装置的结构示意图；
图3是根据本发明实施例的优选的调节装置的结构示意图。
附图中标号
20：调整架；
40：调整架连接套；
60：光纤组件；
80：狭缝组件；
1：光纤；
2：光纤头连接套；
3：调整架连接套；
4：二维调整架；
5：狭缝支架座；
6：狭缝片；
7：狭缝法兰盖；
8：光纤狭缝支架；
9：一维平移台。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本实施例提供了一种调节装置，图2是根据本发明实施例的调节装置的结构示意图，如图2所示，该装置包括调整架20和调整架连接套40。
调整架20，用于调节光谱仪的光纤和狭缝的位置；调整架连接套40，分别与光纤组件和狭缝组件相连接，且光纤组件60和狭缝组件80安装在调整架的同一底座上面。
作为一个较优的实施方式，光纤组件包括：光纤头连接套和光纤；调整架连接套第一端与光纤头连接套第二端相连接，其中光纤头连接套的第一端与光纤相连接。
在相关技术中使用光纤导入光源的光谱仪结构中，为了光纤更换装调方便，通常做法是讲光纤固定在整个光谱仪机箱上或是狭缝前端，光纤通过SMA905接头固定不可以进行调节。为了使光纤中心和狭缝中心对准，使光线中心能量最高的地方通过狭缝。只能够提高装配机械零件的加工精度或是增加狭缝宽度。但在高灵敏高精度的中阶梯光栅光谱仪中，狭缝宽度很小，只能增加成本通过提高零件的加工精度来达到光纤中心和狭缝中心同心度要求。
通过该实施例，将狭缝部分和光纤部分独立设计，使用同一支架保证高度的基础上，光纤可以通过调整架上下左右进行高精度微量调节，将狭缝部分和光纤部分通过同一底板连接，保证狭缝位置的中心高度，即可实现窄狭缝和光纤中心的同心要求，并且不会增加加工难度。
比较优的，光纤头连接套的第一端具有螺纹内孔，螺纹内孔具有一个台阶，台阶与光纤的螺纹处的止口贴紧确定光纤头连接套的位置。
作为另一个较优的实施方式，调整架连接套第一端包括台阶孔，光纤通过调节架连接套内的孔底面和光纤头外圆处配合安装，且通过顶丝穿过调整架连接套压紧在光纤上。
需要说明的是，在上述实施方式中，光纤头连接套和光纤采用了螺接的方式，上述方式仅仅用于示例性说明，并不是本申请的限制。本领域技术人员可以根据实际需要选择连接的方式，例如，可以采用相关技术中的连接方式，卡接等。
作为另一个较优的实施方式，狭缝组件包括：狭缝支架座、狭缝片、狭缝法兰盖。
调整架的第二端与狭缝支架座相连接，其中狭缝支架座中放置有狭缝片，且狭缝支架座通过螺纹压紧固定狭缝片在狭缝支架座中的位置。
优选地，狭缝片通过狭缝法兰盖固定在狭缝支架座上。
狭缝片可以包括凹坑、狭缝空；其中凹坑位于狭缝的中央；狭缝孔位于狭缝的中心线上。狭缝孔的宽度可以从1μm到100μm，可根据光谱仪系统分辨率来选择，例如，当光谱仪系统要求高分辨率，可选用1μm，当光谱仪系统对分辨率要求低，且要求进入光谱仪系统的光强比较强时，可以采用100μm，当光谱仪系统对分辨率和光强要求适中时，可以采用50μm。凹坑可以是长方形、正方形、圆形或椭圆形结构。
作为再一个较优的实施方式，还包括：一维平移台，用于控制调整架在上、下、左、右四个方向移动，使得光纤组件和狭缝组件安装在调整架的同一底座上面。
通过该优选实施方式，可以使得光纤组件和狭缝组件安装在同一底座上面，保证光纤中心和狭缝中心对齐，使得最大量光得到反射。
优选地，调整架连接套和光纤头连接套的加工安装方式为小间隙轴孔配合。该优选实施方式可以保证光纤中心和光纤头连接套、调整架连接套的同心度。用于实现光纤中心和狭缝中心对齐。
优选地，狭缝片的材质包括：硅。
上述实施例中的狭缝支架可以采用金属材料，采用高精度的线切割加工制成。
根据本发明的另一方面，提供了一种光谱仪，包括：上述实施例中的调节装置。在此不再赘述。
本优选实施例提供了一种可以调节光纤位置，可以精确定位光纤中心和狭缝中心的结构。图3是根据本发明实施例的优选的调节装置的结构示意图，如图3所示，狭缝片6放置在狭缝支架5中，通过狭缝支架5压环通过螺纹压紧固定住狭缝片6在狭缝支架中的位置。带SMA905接头的光纤1安装通过螺纹和光纤头连接套2连接，光纤头连接套2螺纹处与光纤连接，螺纹内孔具有一个台阶与SMA905螺纹处的止口贴紧确定光纤头连接套的位置。另一头与调整架连接套3的内孔轴孔配合。安装好光纤头连接套2的光纤装入调整架连接套3中，光纤1安装到底，调整架连接套3具有一个台阶孔，通过调整架连接套内孔底面和光纤头外圆处配合安装。使用顶丝防止调整架连接套3与光纤发生松动，顶丝安装穿过调整架连接套3压紧在光纤上。再将安装好的部件装入二维调整架4中，此二维调整架4具有上下和左右的微量调节功能。安装好的光纤组件和狭缝组件安装在同一底座上面。在调试过程中通过调节二维调整架4上下和左右的微调，达到精确对准狭缝片2中心位置。
在本申请中，光纤和光纤头连接套可以通过螺纹以外的形式连接固定，调整架连接套与二维调整架也使用了螺接的方式。需要说明的是，上述仅仅用于示例说明，本领域技术人员可以根据实际需要，选择相关技术中的连接方式来连接光纤和光纤头连接套，以及调整架连接套与二维调整架。
作为一个较优的实施方式，在本实施例中，光纤头连接套螺纹内孔可以具有一个和光纤SMA905匹配的台阶孔。
优选地，本实施例中的调整架连接套3与光纤头连接套2加工安装方式为小间隙轴孔配合，保证光纤1中心和光纤头连接套2、调整架连接套3的同心度。
通过上述实施例，提供了一种调节装置及光谱仪，将狭缝部分和光纤部分独立设计，使用同一支架保证高度的基础上，光纤可以通过调整架上下左右进行高精度微量调节，将狭缝部分和光纤部分通过同一底板连接，保证狭缝位置的中心高度，即可实现窄狭缝和光纤中心的同心要求，并且不会增加加工难度。需要说明的是，这些技术效果并不是上述所有的实施方式所具有的，有些技术效果是某些优选实施方式才能取得的。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种调节装置，其特征在于包括：
调整架，用于调节光谱仪的光纤和狭缝的位置；
调整架连接套，分别与光纤组件和狭缝组件相连接，且光纤组件和狭缝组件安装在调整架的同一底座上面。
2.根据权利要求1的调节装置，其特征在于，
光纤组件包括：光纤头连接套和光纤；
调整架连接套第一端与光纤头连接套第二端相连接，其中光纤头连接套的第一端与光纤相连接。
3.根据权利要求2的调节装置，其特征在于，还包括：
光纤头连接套的第一端具有螺纹内孔，螺纹内孔具有一个台阶，台阶与光纤的螺纹处的止口贴紧确定光纤头连接套的位置。
4.根据权利要求2的调节装置，其特征在于，
调整架连接套第一端包括台阶孔，光纤通过调节架连接套内的孔底面和光纤头外圆处配合安装，且通过顶丝穿过调整架连接套压紧在光纤上。
5.根据权利要求1的调节装置，其特征在于，
狭缝组件包括：狭缝支架座、狭缝片、狭缝法兰盖。
调整架的第二端与狭缝支架座相连接，其中狭缝支架座中放置有狭缝片，且狭缝支架座通过螺纹压紧固定狭缝片在狭缝支架座中的位置。
6.根据权利要求5的调节装置，其特征在于，
狭缝片通过狭缝法兰盖固定在狭缝支架座上。
7.根据权利要求1至6中任一项的调节装置，其特征在于，还包括：
一维平移台，用于控制调整架在上、下、左、右四个方向移动，使得光纤组件和狭缝组件安装在调整架的同一底座上面。
8.根据权利要求1至6中任一项的调节装置，其特征在于，还包括：
调整架连接套和光纤头连接套的加工安装方式为小间隙轴孔配合。
9.根据权利要求1至6中任一项的调节装置，其特征在于，狭缝片的材质包括：硅。
10.一种光谱仪，其特征在于，包括：根据权利要求1至9中任一项的调节装置。
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