CN108613741A - 应用于多谱段同步测量的透射式级联光栅光谱仪 - Google Patents
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Abstract
本发明属于可见光谱分析技术领域，具体涉及一种应用于多谱段同步测量的透射式级联光栅光谱仪。一种应用于多谱段同步测量的透射式级联光栅光谱仪，包括入射光纤、入射端三维精密机械调整仪、准直透镜、2‑4块透射式光栅、与透射式光栅数量对应的旋转台和光谱聚焦采集装置，一个光吞噬器和光谱仪机械腔体结构。本发明的优点在于多谱段、高光谱分辨的光谱测量。该系统可以应用于托卡马克等离子体中不同杂质种类与浓度的同步测量，也可用于一般条件下的光谱测量。
Description
技术领域
本发明属于可见光谱分析技术领域，具体涉及一种应用于多谱段同步测量的透射式级联光栅光谱仪。
背景技术
在传统的光栅光谱仪中，如果光谱的测量范围大，则光谱分辨率比较低；反过来，光谱的分辨率高，则光谱的测量范围就会受到限制。为了克服这个困难，本发明采用了联级透射式光栅保证了不同波段的光谱信号可以分别得到衍射与分析。
发明内容
本发明的目的是一种应用于多谱段同步测量的透射式级联光栅光谱仪，可以同步地对多谱段光信号进行高光谱分辨地分析和测量，克服了传统光栅光谱仪的困难。
本发明的技术方案如下：
一种应用于多谱段同步测量的透射式级联光栅光谱仪，包括入射光纤、入射端三维精密机械调整仪、准直透镜、2-4块透射式光栅、与透射式光栅数量对应的旋转台和光谱聚焦采集装置，一个光吞噬器和光谱仪机械腔体结构，所述光谱聚焦采集装置包括一个聚焦透镜、一个三维精密机械调整仪和一个CCD相机，所述透射式光栅安装在旋转台，旋转台对透射式光栅进行角度调节与固定，旋转台固定连接在光谱仪机械腔体结构内部。
一种应用于多谱段同步测量的透射式级联光栅光谱仪，所述光谱聚焦采集装置中聚焦透镜的一端与光谱仪机械腔体结构固定连接，另一端通过三维精密机械调整仪与CCD相机相连，聚焦透镜接收来自透射式光栅衍射出的光谱，通过三维精密机械调整仪聚焦在CCD相机上进行光电转化，然后CCD相机将转化的电信号传送到数据采集与存储系统进行数据采集并存储起来。
一种应用于多谱段同步测量的透射式级联光栅光谱仪，所述光吞噬器固定安装在光谱仪机械腔体结构上，吞噬剩余的光，以避免剩余光对之前的衍射光产生干扰。
一种应用于多谱段同步测量的透射式级联光栅光谱仪，所述直透镜发射出来的平行光首先到达第一块透射式光栅，第一块透射式光栅对该束平行光进行选择性透射与衍射，衍射光会通过对应的聚焦透镜聚焦到CCD相机上进行光电转换；透射光沿原来光路笔直通过，到达下一块透射式光栅上进行第二次选择性透射与衍射，以此类推，从最后一块透射式光栅透射出来的光进入光吞噬器。
本发明的有益效果在于：
本发明的优点在于多谱段、高光谱分辨的光谱测量。该系统可以应用于托卡马克等离子体中不同杂质种类与浓度的同步测量，也可用于一般条件下的光谱测量。
附图说明
图1是本发明所提供的应用于多谱段同步测量的透射式级联光栅光谱仪系统的构成方框图；
图中：1、入射光纤；2、入射端三维精密机械调整仪；3、准直透镜；4、透射式光栅；5、旋转台；6、光吞噬器；7、聚焦透镜；8、三维精密机械调整仪；9、CCD相机；10、数据采集和存储系统；11、光谱仪机械腔体结构。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细介绍：
如图1所示，应用于多谱段同步测量的透射式级联光栅光谱仪包括：入射光纤1、入射端三维精密机械调整仪2、准直透镜3、2-4块透射式光栅4、与透射式光栅数量对应的旋转台5和光谱聚焦采集装置，一个光吞噬器6和光谱仪机械腔体结构11。所述光谱聚焦采集装置包括一个聚焦透镜7、一个三维精密机械调整仪8和一个CCD相机9。
所述入射端三维精密机械调整仪2的一端与入射光线1连接，对入射光纤1 进行固定和调节，另一端与准直透镜3通过狭缝耦合连接，使透过狭缝的光变成平行光。准直透镜3的另一端与光谱仪机械腔体结构11固定连接。
光谱聚焦采集装置中聚焦透镜7的一端与光谱仪机械腔体结构11固定连接，另一端通过三维精密机械调整仪8与CCD相机9相连。聚焦透镜7接收来自透射式光栅4衍射出的光谱，通过三维精密机械调整仪8聚焦在CCD相机9 上进行光电转化，然后CCD相机9将转化的电信号传送到数据采集与存储系统 10进行数据采集并存储起来。
透射式光栅4安装在旋转台5，旋转台5对透射式光栅4进行角度调节与固定。旋转台5固定连接在光谱仪机械腔体结构11内部。
从准直透镜3发射出来的平行光首先到达第一块透射式光栅4。第一块透射式光栅4对该束平行光进行选择性透射与衍射，衍射光会通过对应的聚焦透镜7 聚焦到CCD相机上进行光电转换；透射光沿原来光路笔直通过，到达下一块透射式光栅4上进行第二次选择性透射与衍射，以此类推。从最后一块透射式光栅4透射出来的光进入光吞噬器6。光吞噬器6固定安装在光谱仪机械腔体结构 11上，吞噬剩余的光，以避免剩余光对之前的衍射光产生干扰。
如图1所示，光源发射出复色光通过光纤连接到本发明的光谱仪。光纤将复色光传输到本发明的光谱仪的准直透镜3之后，使之变为一束平行光。接着平行光先抵达第一块透射式光栅4，该透射式光栅4根据其衍射波段将光分成两部分，分别沿着两个不同的方向传播。第一部分光是在透射式光栅4的衍射波段之内，该部分光将被衍射，之后由聚焦透镜7成像到CCD相机9面上，然后由CCD相机9面上芯片进行光电转换，最后采集并存储；剩下的部分光谱在透射式光栅衍射波段之外，该部分光将被透射式光栅4完全透射。透射后的平行光将通过第二个透射式光栅4，其工作过程与第一个透射式光栅4工作过程一样，以此类推。从最后一块透射式光栅4透射出的平行光由光吞噬器6进行消光处理，避免反射光干扰。
Claims (4)
1.一种应用于多谱段同步测量的透射式级联光栅光谱仪，入射光纤1、入射端三维精密机械调整仪(2)、准直透镜(3)、2-4块透射式光栅(4)、与透射式光栅数量对应的旋转台(5)和光谱聚焦采集装置，一个光吞噬器(6)和光谱仪机械腔体结构(11)，所述光谱聚焦采集装置包括一个聚焦透镜(7)、一个三维精密机械调整仪(8)和一个CCD相机(9)，其特征在于：所述透射式光栅(4)安装在旋转台(5)，旋转台(5)对透射式光栅(4)进行角度调节与固定，旋转台(5)固定连接在光谱仪机械腔体结构(11)内部。
2.如权利要求1所述的一种应用于多谱段同步测量的透射式级联光栅光谱仪，其特征在于：所述光谱聚焦采集装置中聚焦透镜(7)的一端与光谱仪机械腔体结构(11)固定连接，另一端通过三维精密机械调整仪(8)与CCD相机(9)相连，聚焦透镜(7)接收来自透射式光栅(4)衍射出的光谱，通过三维精密机械调整仪(8)聚焦在CCD相机(9)上进行光电转化，然后CCD相机(9)将转化的电信号传送到数据采集与存储系统(10)进行数据采集并存储起来。
3.如权利要求1所述的一种应用于多谱段同步测量的透射式级联光栅光谱仪，其特征在于：所述光吞噬器(6)固定安装在光谱仪机械腔体结构(11)上，吞噬剩余的光，以避免剩余光对之前的衍射光产生干扰。
4.如权利要求1所述的一种应用于多谱段同步测量的透射式级联光栅光谱仪，其特征在于：所述直透镜(3)发射出来的平行光首先到达第一块透射式光栅(4)，第一块透射式光栅(4)对该束平行光进行选择性透射与衍射，衍射光会通过对应的聚焦透镜(7)聚焦到CCD相机上进行光电转换；透射光沿原来光路笔直通过，到达下一块透射式光栅(4)上进行第二次选择性透射与衍射，以此类推，从最后一块透射式光栅(4)透射出来的光进入光吞噬器(6)。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109489817A (zh) * | 2018-11-14 | 2019-03-19 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种大视场宽谱段机载差分吸收成像光谱仪的光学系统 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103389159A (zh) * | 2013-07-23 | 2013-11-13 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 棱镜和光栅级联色散双通道高分辨率光谱成像系统 |
| CN204085695U (zh) * | 2014-08-30 | 2015-01-07 | 中国科学院等离子体物理研究所 | 一种等离子体多波长杂质光谱监测装置 |
| CN206670796U (zh) * | 2016-12-13 | 2017-11-24 | 核工业西南物理研究院 | 应用于多谱段同步测量的透射式级联光栅光谱仪 |
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2016
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