CN112665723A - 傅里叶变换光谱仪系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种傅里叶变换光谱仪系统，包括：样品单元、分光单元、参考单元、移动单元、探测单元、处理单元、显示单元和手持单元。分光单元、参考单元、移动单元、探测单元、处理单元和显示单元均安装在手持单元内。参考单元和移动单元之间呈角度且分离设置，以使参考单元的反射光线和移动单元的反射光线能够相互成角度返回至分光单元，探测单元置于分光单元的前方以使反射光线能够进入探测单元，处理单元与探测单元和显示单元电连接。该系统中的分光单元、参考单元、移动单元、探测单元、处理单元和显示单元均安装在手持单元内，能够将傅里叶变换光谱仪系统携带至室外环境下使用，提升了傅里叶变换光谱仪系统的便携性。
Description
技术领域
本发明涉及光谱成像技术领域，尤其涉及一种傅里叶变换光谱仪系统。
背景技术
迈克尔逊干涉仪的主要功能是使光源发出的光分为两束后形成一定的光程差，再使之复合以产生干涉。所得到的干涉图函数包含了光源的全部频率和强度信息。用计算机将干涉图函数进行傅里叶变换，就可计算出原来光源的强度按频率的分布。它克服了色散型光谱仪分辨能力低、光能量输出小、光谱范围窄、测量时间长等缺点。它不仅可以测量各种气体、固体、液体样品的吸收、反射光谱等，而且可用于短时间化学反应测量。
傅里叶变换光谱仪系统在电子、化工、医学等领域均有着广泛的应用。但目前所使用的傅里叶变换光谱仪系统体积较大，不便于携带和在室外环境下使用。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种傅里叶变换光谱仪系统。
本发明提供了一种傅里叶变换光谱仪系统，包括：样品单元、分光单元、参考单元、移动单元、探测单元、处理单元、显示单元和手持单元。
其中，所述分光单元、所述参考单元、所述移动单元、所述探测单元、所述处理单元和所述显示单元均安装在所述手持单元内。
其中，所述参考单元和所述移动单元之间呈角度且分离设置，以使所述参考单元的反射光线和所述移动单元的反射光线能够相互成角度返回至所述分光单元，所述探测单元置于所述分光单元的前方以使反射光线能够进入所述探测单元，所述处理单元与所述探测单元和所述显示单元电连接。
根据本发明提供的一种傅里叶变换光谱仪系统，所述参考单元和所述移动单元之间呈角度且分离设置，以使所述参考单元的反射光线和所述移动单元的反射光线能够相互垂直返回至所述分光单元。
根据本发明提供的一种傅里叶变换光谱仪系统，所述手持单元包括壳体和手持部，在所述壳体上设有通孔，以使所述样品单元的反射光能够经由所述通孔进入所述分光单元，所述分光单元、所述参考单元、所述移动单元、所述探测单元、所述处理单元均安装在所述壳体的内部，所述显示单元安装在所述壳体的外表面上。
根据本发明提供的一种傅里叶变换光谱仪系统，所述分光单元为分光棱镜、半透半反镜或光纤耦合器中的一种。
根据本发明提供的一种傅里叶变换光谱仪系统，所述移动单元包括平面镜和移动装置，所述移动装置能够带动所述平面镜沿着所述平面镜的入射光束的方向来回移动。
根据本发明提供的一种傅里叶变换光谱仪系统，所述移动装置为MEMS器件。
根据本发明提供的一种傅里叶变换光谱仪系统，所述参考单元为固定在所述手持单元内部的反射镜。
根据本发明提供的一种傅里叶变换光谱仪系统，所述平面镜所在平面与所述反射镜的中心平面呈90°分离设置，以使所述参考单元的反射光线和所述移动单元的反射光线相互垂直返回至所述分光单元。
根据本发明提供的一种傅里叶变换光谱仪系统，所述探测单元为单点探测器、线阵探测器或者面阵探测器中的一种。
根据本发明提供的一种傅里叶变换光谱仪系统，所述处理单元为FPGA。
在本发明提供的傅里叶变换光谱仪系统中，所述分光单元、所述参考单元、所述移动单元、所述探测单元、所述处理单元和所述显示单元均安装在所述手持单元内。所述参考单元和所述移动单元之间呈角度且分离设置，以使所述参考单元的反射光线和所述移动单元的反射光线能够相互成角度返回至所述分光单元，所述探测单元置于所述分光单元的前方以使反射光线能够进入所述探测单元，所述处理单元与所述探测单元和所述显示单元电连接。
与现有技术相比，该傅里叶变换光谱仪系统中的所述分光单元、所述参考单元、所述移动单元、所述探测单元、所述处理单元和所述显示单元均安装在所述手持单元内。能够将傅里叶变换光谱仪系统携带至室外环境下使用，提升了傅里叶变换光谱仪系统的便携性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的傅里叶变换光谱仪系统的结构示意简图；
附图标记：
100：样品单元； 200：分光单元； 300：参考单元；
400：移动单元； 500：探测单元； 600：处理单元；
700：显示单元； 800：手持单元。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将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作出创造性劳动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。
下面结合图1对本发明实施例提供的一种傅里叶变换光谱仪系统进行描述。应当理解的是，以下所述仅是本发明的示意性实施方式，并不对本发明构成任何特别限定。
本发明的实施例提供了一种傅里叶变换光谱仪系统，如图1所示，该傅里叶变换光谱仪系统包括：样品单元100、分光单元200、参考单元300、移动单元400、探测单元500、处理单元600、显示单元700和手持单元800。
其中，分光单元200、参考单元300、移动单元400、探测单元500、处理单元600和显示单元700均安装在手持单元800内。
其中，参考单元300和移动单元400之间呈角度且分离设置，以使参考单元300的反射光线和移动单元400的反射光线能够相互成角度返回至分光单元200，探测单元500置于分光单元200的前方以使反射光线能够进入探测单元500，处理单元600与探测单元500和显示单元700电连接。
分光单元200、参考单元300、移动单元400、探测单元500、处理单元600和显示单元700均为微型器件。
与现有技术相比，该傅里叶变换光谱仪系统中的分光单元200、参考单元300、移动单元400、探测单元500、处理单元600和显示单元700均为微型器件，且均安装在手持单元800内。能够将傅里叶变换光谱仪系统携带至室外环境下使用，提升了傅里叶变换光谱仪系统的便携性。
在本发明的一个实施例中，参考单元300和移动单元400之间呈角度且分离设置，以使参考单元300的反射光线和移动单元400的反射光线能够相互垂直返回至分光单元200。
如图1所示，分光单元200、参考单元300、移动单元400、探测单元500、处理单元600和显示单元700均安装在手持单元800内。参考单元300和移动单元400之间呈角度且分离设置，以使参考单元300的反射光线和移动单元400的反射光线能够相互垂直返回至分光单元200，探测单元500置于分光单元200的前方以使反射光线能够进入探测单元500，处理单元600与探测单元500和显示单元700电连接。
光源照射样品单元100，例如样品单元100为古文物。古文物的反射光进入手持单元800内，经过分光单元200后分为两束光线。其中，一束光线照射在参考单元300上，并由参考单元300反射回分光单元200；另一束光照射在移动单元400上，并由移动单元400反射回分光单元200，两束返回至分光单元200的光束产生光程差后发生干涉现象，并进入探测单元500内，处理单元600对探测单元500中的探测信号进行处理，并将得到的古文物的光谱和化学信息展示在显示单元700上。
在本发明的一个实施例中，手持单元800包括壳体和手持部，在壳体上设有通孔，以使样品单元100的反射光能够经由通孔进入分光单元200，分光单元200、参考单元300、移动单元400、探测单元500、处理单元600均安装在壳体的内部，显示单元700安装在壳体的外表面上。
在具体操作时，古文物置于壳体的通孔下方，光源照射古文物，古文物的反射光由壳体的通孔进入壳体的内部。经过分光单元200后分为两束光线。其中，一束光线照射在参考单元300上，并由参考单元300反射回分光单元200；另一束光照射在移动单元400上，并由移动单元400反射回分光单元200，两束返回至分光单元200的光束产生光程差后发生干涉现象，并进入探测单元500内，处理单元600对探测单元500中的探测信号进行处理，并将得到的古文物的光谱和化学信息展示在显示单元700上。
在本发明的一个实施例中，分光单元200为分光棱镜、半透半反镜或光纤耦合器中的一种。
具体例如，分光棱镜、参考单元300、移动单元400、探测单元500、处理单元600和显示单元700均安装在手持单元800内。参考单元300和移动单元400之间呈角度且分离设置，以使参考单元300的反射光线和移动单元400的反射光线能够相互垂直返回至分光棱镜，探测单元500置于分光棱镜的前方以使反射光线能够进入探测单元500，处理单元600与探测单元500和显示单元700电连接。
使用时，古文物的反射光进入手持单元800内，经过分光棱镜后分为两束光线。其中，一束光线照射在参考单元300上，并由参考单元300反射回分光棱镜；另一束光照射在移动单元400上，并由移动单元400反射回分光棱镜，两束返回至分光棱镜的光束产生光程差后发生干涉现象，并进入探测单元500内，处理单元600对探测单元500中的探测信号进行处理，并将得到的古文物的光谱和化学信息展示在显示单元700上。
或者例如，半透半反镜、参考单元300、移动单元400、探测单元500、处理单元600和显示单元700均安装在手持单元800内。参考单元300和移动单元400之间呈角度且分离设置，以使参考单元300的反射光线和移动单元400的反射光线能够相互垂直返回至半透半反镜，探测单元500置于半透半反镜的前方以使反射光线能够进入探测单元500，处理单元600与探测单元500和显示单元700电连接。
使用时，古文物的反射光进入手持单元800内，经过半透半反镜后分为两束光线。其中，一束光线照射在参考单元300上，并由参考单元300反射回半透半反镜；另一束光照射在移动单元400上，并由移动单元400反射回半透半反镜，两束返回至半透半反镜的光束产生光程差后发生干涉现象，并进入探测单元500内，处理单元600对探测单元500中的探测信号进行处理，并将得到的古文物的光谱和化学信息展示在显示单元700上。
此处应当说明的是，分光单元200的具体部件种类包括但不限于分光棱镜、半透半反镜和光纤耦合器。
在本发明的一个实施例中，移动单元400包括平面镜和移动装置，移动装置能够带动平面镜沿着平面镜的入射光束的方向来回移动。
古文物的反射光进入手持单元800内，经过光纤耦合器后分为两束光线。其中，一束光线照射在参考单元300上，并由参考单元300反射回光纤耦合器；另一束光照射在移动单元400中的平面镜上，并由平面镜反射回光纤耦合器，两束返回至光纤耦合器的光束产生光程差后发生干涉现象，并进入探测单元500内，处理单元600对探测单元500中的探测信号进行处理，并将得到的古文物的光谱和化学信息展示在显示单元700上。移动装置推动平面镜移动一定距离后，重复上述操作，以使两束分光光束的光程差改变后再进行检测。
例如，在本发明的一个实施例中，移动装置为MEMS器件。
具体而言，古文物的反射光进入手持单元800内，经过分光棱镜后分为两束光线。其中，一束光线照射在参考单元300上，并由参考单元300反射回分光棱镜；另一束光照射在移动单元400中的平面镜上，并由平面镜反射回分光棱镜，两束返回至分光棱镜的光束产生光程差后发生干涉现象，并进入探测单元500内，处理单元600对探测单元500中的探测信号进行处理，并将得到的古文物的光谱和化学信息展示在显示单元700上。MEMS器件控制并推动平面镜移动一定距离后，重复上述操作，以使两束分光光束的光程差改变后再进行检测。
在本发明的一个实施例中，参考单元300为固定在手持单元800内部的反射镜。
例如，古文物的反射光进入手持单元800内，经过分光棱镜后分为两束光线。其中，一束光线照射在反射镜上，并由反射镜反射回分光棱镜；另一束光照射在移动单元400中的平面镜上，并由平面镜反射回分光棱镜，两束返回至分光棱镜的光束产生光程差后发生干涉现象，并进入探测单元500内，处理单元600对探测单元500中的探测信号进行处理，并将得到的古文物的光谱和化学信息展示在显示单元700上。MEMS器件控制并推动平面镜移动一定距离后，重复上述操作，以使两束分光光束的光程差改变后再进行检测。
在本发明的一个实施例中，平面镜所在平面与反射镜的中心平面呈90°分离设置，以使参考单元300的反射光线和移动单元400的反射光线相互垂直返回至分光单元200。
在本发明的一个实施例中，探测单元500为单点探测器、线阵探测器或者面阵探测器中的一种。
具体地，半透半反镜、反射镜、平面镜、单点探测器、处理单元600和显示单元700均安装在手持单元800内。反射镜和平面镜之间呈角度且分离设置，以使反射镜的反射光线和平面镜的反射光线能够相互垂直返回至半透半反镜，单点探测器置于半透半反镜的前方以使反射光线能够进入单点探测器，处理单元600与单点探测器和显示单元700电连接。
使用时，古文物的反射光通过通孔进入手持单元800的壳体内，经过半透半反镜镜后分为两束光线。其中，一束光线照射在反射镜上，并由反射镜反射回半透半反镜；另一束光照射在移动单元400中的平面镜上，并由平面镜反射回半透半反镜，两束返回至半透半反镜的光束产生光程差后发生干涉现象，并进入单点探测器内，处理单元600对单点探测器中的探测信号进行处理，并将得到的古文物的光谱和化学信息展示在显示单元700上。MEMS器件控制并推动平面镜移动一定距离后，重复上述操作，以使两束分光光束的光程差改变后再进行检测。
此处应当说明的是，探测单元500的具体部件类型包括但不限于单点探测器、线阵探测器和面阵探测器。
在本发明的一个实施例中，处理单元600为FPGA。
例如，半透半反镜、反射镜、平面镜、单点探测器、FPGA和显示单元700均安装在手持单元800内。反射镜和平面镜之间呈角度且分离设置，以使反射镜的反射光线和平面镜的反射光线能够相互垂直返回至半透半反镜，单点探测器置于半透半反镜的前方以使反射光线能够进入单点探测器，FPGA与单点探测器和显示单元700电连接。
具体工作过程为古文物的反射光通过通孔进入手持单元800的壳体内，经过半透半反镜镜后分为两束光线。其中，一束光线照射在反射镜上，并由反射镜反射回半透半反镜；另一束光照射在移动单元400中的平面镜上，并由平面镜反射回半透半反镜，两束返回至半透半反镜的光束产生光程差后发生干涉现象，并进入单点探测器内，FPGA对单点探测器中的探测信号进行处理，并将得到的古文物的光谱和化学信息展示在显示单元700上。MEMS器件控制并推动平面镜移动一定距离后，重复上述操作，以使两束分光光束的光程差改变后再进行检测。
此处应当说明的是，对于处理单元600的具体部件种类，本发明不作任何限定。例如，处理单元600可以为FPGA，但不限于FPGA。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种傅里叶变换光谱仪系统，其特征在于，包括：样品单元、分光单元、参考单元、移动单元、探测单元、处理单元、显示单元和手持单元，
其中，所述分光单元、所述参考单元、所述移动单元、所述探测单元、所述处理单元和所述显示单元均安装在所述手持单元内，
其中，所述参考单元和所述移动单元之间呈角度且分离设置，以使所述参考单元的反射光线和所述移动单元的反射光线能够相互成角度返回至所述分光单元，所述探测单元置于所述分光单元的前方以使反射光线能够进入所述探测单元，所述处理单元与所述探测单元和所述显示单元电连接。
2.根据权利要求1所述的傅里叶变换光谱仪系统，其特征在于，所述参考单元和所述移动单元之间呈角度且分离设置，以使所述参考单元的反射光线和所述移动单元的反射光线能够相互垂直返回至所述分光单元。
3.根据权利要求1所述的傅里叶变换光谱仪系统，其特征在于，所述手持单元包括壳体和手持部，在所述壳体上设有通孔，以使所述样品单元的反射光能够经由所述通孔进入所述分光单元，所述分光单元、所述参考单元、所述移动单元、所述探测单元、所述处理单元均安装在所述壳体的内部，所述显示单元安装在所述壳体的外表面上。
4.根据权利要求1所述的傅里叶变换光谱仪系统，其特征在于，所述分光单元为分光棱镜、半透半反镜或光纤耦合器中的一种。
5.根据权利要求1所述的傅里叶变换光谱仪系统，其特征在于，所述移动单元包括平面镜和移动装置，所述移动装置能够带动所述平面镜沿着所述平面镜的入射光束的方向来回移动。
6.根据权利要求5所述的傅里叶变换光谱仪系统，其特征在于，所述移动装置为MEMS器件。
7.根据权利要求5所述的傅里叶变换光谱仪系统，其特征在于，所述参考单元为固定在所述手持单元内部的反射镜。
8.根据权利要求7所述的傅里叶变换光谱仪系统，其特征在于，所述平面镜所在平面与所述反射镜的中心平面呈90°分离设置，以使所述参考单元的反射光线和所述移动单元的反射光线相互垂直返回至所述分光单元。
9.根据权利要求1所述的傅里叶变换光谱仪系统，其特征在于，所述探测单元为单点探测器、线阵探测器或者面阵探测器中的一种。
10.根据权利要求1所述的傅里叶变换光谱仪系统，其特征在于，所述处理单元为FPGA。
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Cited By (1)
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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