CN111998946B - 一种光谱测量光电传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光谱测量光电传感器，由平行光源、分光装置、光电传感器组成，分光装置包含组件外壳、入射腔、三棱镜、出射腔。平行光源为紫外平行光源，外形为圆柱型，平行光出光方向沿圆柱的轴线方向；组件外壳为带折角的不透光黑色圆筒外壳，两个圆筒口分别带有水平狭缝、竖直展宽狭缝；入射腔、三棱镜、出射腔为熔铸一体JGS1型石英装置，入射腔、出射腔外壁均为圆筒结构，圆筒内部真空；光电传感器为紫外线性阵列探测器，由1、2、…、N个AlGaN探测器沿一维方向排列而成。本发明整个组件结构固定，通过波长率定后不用再对波长进行校准，具有简单、易用、适用性广等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种光谱测量光电传感器，具体涉及一种AlGaN阵列探测器。
背景技术
光谱是复色光经过色散系统分光后，被色散开的单色光按波长(或频率)大小而依次排列的图案，全称为光学频谱。色散系统分光通常采用棱镜、光栅两种装置，光栅分光是利用光的衍射，其光谱随波长的分布比较均匀，方便光谱测量，因此，在光谱测量领域，光栅分光得到了广泛的应用，但由于光栅分光的光源能量损耗比较大，在弱光测量领域，光栅分光的测量精度不高，紫外光源由于本身的发光效率较可见光普遍偏低、介质中传输损耗又非常大，因此，光栅分光不适用于紫外光。三棱镜分光是利用光的折射，虽然对紫外光能量损耗比光栅小，但其分光谱线是不均匀的，每次测量前均需要对设备进行校准，比较繁琐。上述种种原因，导致了紫外光谱的测量十分困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光谱测量光电传感器，通过分光系统与探测器阵列，实现紫外光谱的简便、快捷测量。
本发明采用的技术方案为：一种光谱测量光电传感器，由平行光源、分光装置和光电传感器组成，其特征在于：所述分光装置包含组件外壳、入射腔、三棱镜和出射腔，所述组件外壳为带折角的不透光圆筒外壳；所述入射腔、三棱镜、出射腔设置于不透光圆筒外壳内，为熔铸一体的石英装置，入射腔、出射腔外壁均为圆筒结构，圆筒内部真空，入射腔、出射腔分别设置在三棱镜的两侧；所述不透光圆筒外壳的一端设有水平狭缝，供平行光源的光平行射入到入射腔中，不透光圆筒外壳的另一端设有竖直展宽狭缝，供出射腔内的光射出；所述光电传感器为紫外线性阵列探测器，设置在竖直展宽狭缝内，用于探测从竖直展宽狭缝中出射的光。
优选的，平行光源为紫外平行光源，外形为圆柱型，平行光出光方向沿圆柱的轴线方向，发光波长范围为250nm-365nm。
优选的，所述光电传感器由N个AlGaN探测器沿竖直展宽狭缝的一维方向排列而成，每个探测器对应的波长通过标准单色仪率定，探测器芯片材质为AlxGa1-xN三元合金材料，x为Al组分，取值根据平行光源的最大波长W来设定，具体关系满足x＝(1240/W-3.397)/2.8。
优选的，所述光电传感器有M个，M个光电传感器并排放置在竖直展宽狭缝内，形成M*N的矩阵阵列紫外探测器。
优选的，矩阵阵列紫外探测器中每个AlGaN探测器的波长标定方式为：采用波长为Ei的标准单色平行光源作为入射光源，i＝1、2、…、N，Ei在250nm-365nm之间，每隔1-10nm取一个值，再测量M*N矩阵阵列紫外探测器的输出响应，找到M个光电传感器对应的每个最大输出矩阵点Fi1、Fi2、…、FiM，则矩阵点Fi1、Fi2、…、FiM对应的波长即为Ei(i＝1、2、…、N)。
本发明整个组件结构固定，通过波长率定后不用再对波长进行校准，具有简单、易用、适用性广等特点。熔铸一体的真空分光组件可以减少紫外光在传输过程中的损耗；遮光的组件外壳可以提高环境光的屏蔽效果；M*N矩阵阵列紫外探测器可以实现高灵敏度的紫外光谱测量；通过标准单色仪事先对矩阵探测器波长进行率定可以提高探测器波长的测量精准度。
附图说明
图1为实施例1的光谱测量光电传感器的结构示意图。
具体实施方式
以下是结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种光谱测量光电传感器，由平行光源1、分光装置2和光电传感器3组成，其特征在于：所述分光装置包含组件外壳4、入射腔5、三棱镜6和出射腔7，所述组件外壳为带折角的不透光圆筒外壳；所述入射腔、三棱镜、出射腔设置于不透光圆筒外壳内，为熔铸一体的石英装置，入射腔、出射腔外壁均为圆筒结构，圆筒内部真空，入射腔、出射腔分别设置在三棱镜的两侧；所述不透光圆筒外壳的一端设有水平狭缝8，供平行光源的光平行射入到入射腔中，不透光圆筒外壳的另一端设有竖直展宽狭缝9，供出射腔内的光射出；所述光电传感器为紫外线性阵列探测器，设置在竖直展宽狭缝内，用于探测从竖直展宽狭缝中出射的光。
其中平行光源为紫外平行光源，外形为圆柱型，平行光出光方向沿圆柱的轴线方向，发光波长范围为250nm-365nm。
所述光电传感器由N个AlGaN探测器沿竖直展宽狭缝的一维方向排列而成，每个探测器对应的波长通过标准单色仪率定，探测器芯片材质为AlxGa1-xN三元合金材料，x为Al组分，取值根据平行光源的最大波长W来设定，具体关系满足x＝(1240/W-3.397)/2.8。
实施例2
本实施例结构与实施例1基本一致，区别在于：所述光电传感器有M个，M个光电传感器并排放置在竖直展宽狭缝内，形成M*N的矩阵阵列紫外探测器，矩阵阵列紫外探测器中每个AlGaN探测器的波长标定方式为：采用波长为Ei的标准单色平行光源作为入射光源，i＝1、2、…、N，Ei在250nm-365nm之间，每隔1-10nm取一个值，再测量M*N矩阵阵列紫外探测器的输出响应，找到M个光电传感器对应的每个最大输出矩阵点Fi1、Fi2、…、FiM，则矩阵点Fi1、Fi2、…、FiM对应的波长即为Ei(i＝1、2、…、N)。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种光谱测量光电传感器，由平行光源、分光装置和光电传感器组成，其特征在于：所述分光装置包含组件外壳、入射腔、三棱镜和出射腔，所述组件外壳为带折角的不透光圆筒外壳；所述入射腔、三棱镜、出射腔设置于不透光圆筒外壳内，为熔铸一体的石英装置，入射腔、出射腔外壁均为圆筒结构，圆筒内部真空，入射腔、出射腔分别设置在三棱镜的两侧；所述不透光圆筒外壳的一端设有水平狭缝，供平行光源的光平行射入到入射腔中，不透光圆筒外壳的另一端设有竖直展宽狭缝，供出射腔内的光射出；所述光电传感器为紫外线性阵列探测器，设置在竖直展宽狭缝内，用于探测从竖直展宽狭缝中出射的光；所述光电传感器由N个AlGaN探测器沿竖直展宽狭缝的一维方向排列而成，每个探测器对应的波长通过标准单色仪率定，探测器芯片材质为AlxGa1-xN三元合金材料，x为Al组分，取值根据平行光源的最大波长W来设定，具体关系满足x=（1240/W-3.397）/2.8。
2.根据权利要求1所述的光谱测量光电传感器，其特征在于：平行光源为紫外平行光源，外形为圆柱型，平行光出光方向沿圆柱的轴线方向，发光波长范围为250nm-365nm。
3.根据权利要求2所述的光谱测量光电传感器，其特征在于：所述光电传感器有M个， M个光电传感器并排放置在竖直展宽狭缝内，形成M*N的矩阵阵列紫外探测器。
4.根据权利要求3所述的光谱测量光电传感器，其特征在于：矩阵阵列紫外探测器中每个AlGaN探测器的波长标定方式为：采用波长为Ei的标准单色平行光源作为入射光源，i=1、2、…、N，Ei在250nm-365nm之间，每隔1-10nm取一个值，再测量M*N矩阵阵列紫外探测器的输出响应，找到M个光电传感器对应的每个最大输出矩阵点Fi1、Fi2、…、FiM，则矩阵点Fi1、Fi2、…、FiM对应的波长即为Ei(i=1、2、…、N)。
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