CN112782131B - 一种光谱检测系统和光谱检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及光谱测量技术领域，公开了一种光谱检测系统和光谱检测方法，所述光谱检测系统包括：单色光源、待检测物、分光装置和检测装置；所述单色光源用于产生单色光，所述单色光激发所述待检测物产生发射光；所述分光装置用于将所述待检测物产生的发射光进行分光；所述检测装置用于接收经所述分光装置分光后的发射光，对所述分光后的发射光进行光谱分析，并根据所述光谱分析的结果，得到所述待检测物的性能。本发明提供的光谱检测系统和光谱检测方法能够提高测量待检测物性能的准确性。

Description

一种光谱检测系统和光谱检测方法

技术领域

本发明实施例涉及光谱测量技术领域，特别涉及一种光谱检测系统和光谱检测方法。

背景技术

利用光致发光光谱测量技术可以分析光致发光材料(含有机和无机发光材料)内部的电子能级结构。采用光子能量较高(或波长较短)的发射光可以使得材料内部电子从低能级状态跃迁到高能级状态，处于高能级状态的电子跃迁回低能级状态时，多余的能量有可能转换为光子，该现象被称为光致发光。

光致发光光谱中的光强度随光子能量(或波长)的分布情况反映了材料内部的电子能级结构。采用单色光源激发发光材料，在不损伤发光材料的前提下，可以获得较强的光致发光信号，从而获得光致发光光谱，有利于深入分析材料内部的电子能级结构。

现有技术中对通过光致发光材料的光进行光谱分析的装置质量有待提高。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种光谱检测系统和光谱检测方法，其能够提高测量待检测物性能的准确性。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种光谱检测系统，包括：单色光源、待检测物、分光装置和检测装置；所述单色光源用于产生单色光，所述单色光激发所述待检测物产生发射光；所述分光装置用于将所述待检测物产生的发射光进行分光；所述检测装置用于接收经所述分光装置分光后的发射光，对所述分光后的发射光进行光谱分析，并根据所述光谱分析的结果，得到所述待检测物的性能。

另外，所述单色光源包括单色光发射装置。通过此种结构的设置，能够使光谱检测系统的结构更加简单。

另外，所述单色光源包括复合光发射装置和单色器，所述复合光发射装置经由所述单色器产生单色光。

另外，所述待检测物的材质为光致发光材料。

另外，所述检测装置包括发射光谱获取模块一、发射光谱获取模块二和处理模块；所述发射光谱获取模块一用于获取未放置所述待检测物时所述单色光的发射光谱一；所述发射光谱获取模块二用于获取放置所述待检测物时所述分光后的发射光的发射光谱二；所述处理模块用于根据所述发射光谱一和所述发射光谱二得到所述待检测物的性能。

另外，所述待检测物的性能包括光子转换效率、发射光漏光率、色坐标、发光亮度及发光均匀性中的至少一种。

另外，所述光谱检测系统还包括光扩散装置，所述单色光源产生的单色光经由所述光扩散装置照射所述待检测物。通过设置光扩散装置，能够使单色光源发射的光扩散形成面光源，从而能够照射待检测物的各个表面，以使待检测物的各个表面均经由单色光的激发发射发射光，从而使该发射光的光谱分析能够准确体现待检测物的性能，进一步确保了测量待检测物性能的准确性。

另外，所述光谱检测系统还包括聚光装置，所述聚光装置用于收集所述待检测物产生的发射光，并将所述发射光汇聚至所述分光装置，所述分光装置用于将所述聚光装置收集的发射光进行分光。通过此种结构的设置，使得聚光装置将待检测物产生的发射光聚集在一起，提高了其穿透性，从而能够确保检测装置接收到该发射光，提高了光谱检测系统的可靠性。

另外，光谱检测系统还包括三轴平移台，所述聚光装置、所述分光装置和所述检测装置均依次设置在所述三轴平移台上。

相应的，本发明的实施方式还提供了一种光谱检测方法，包括：提供单色光源；将所述单色光源产生的单色光照射待检测物，激发所述待检测物产生发射光；将所述发射光照射分光装置；将经由所述分光装置分光后的发射光照射检测装置，对所述分光后的发射光进行光谱分析，并根据所述光谱分析的结果，得到所述待检测物的性能。

与现有技术相比，本发明实施例提供的技术方案具有以下优点：

通过设置单色光源，使得照射待检测物的发射光为单色光，以便于根据待检测物产生的发射光准确的分析待检测物的性能；由于待检测物产生的发射光为复合光，而复合光进行光谱分析时的效分析果不佳，通过设置分光装置和检测装置，分光装置将射入检测装置的光转换为单色光，检测装置接收经分光装置分光后的发射光，使得检测装置能够对单色光进行光谱分析，从而确保了光谱分析的结果的准确性，进而确保了根据光谱分析结果得到的待检测物性能的准确性；此外，在单色光源产生的单色光照射待检测物、待检测物产生的发射光照射分光装置、经由分光装置分光后的发射光照射检测装置的整个过程中，光线无需进行多次反射，能够确保每次对待检测物进行性能测试时，光线射入检测装置的入射角度都是一致的，从而有效地避免了“光线射入检测装置的入射角度不同，导致每次对待检测物进行性能测试的结果均不相同，难以准确得知待检测物的真实性能”的情况的发生，从而进一步提高了测量待检测物性能时的准确性。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是根据本发明第一实施方式提供的光谱检测系统的结构示意图；

图2是根据本发明第二实施方式提供的光谱检测系统的结构示意图；

图3是根据本发明第二实施方式提供的光谱检测系统的另一种结构示意图；

图4是根据本发明第三实施方式提供的光谱检测方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本发明而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本发明所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种光谱检测系统100，具体结构如图1所示，包括：单色光源1、待检测物2、分光装置3和检测装置4；单色光源1用于产生单色光，单色光激发待检测物2产生发射光；分光装置3用于将待检测物2产生的发射光进行分光；检测装置4用于接收经分光装置3分光后的发射光，对分光后的发射光进行光谱分析，并根据光谱分析的结果，得到待检测物2的性能。

本发明的实施方式相对于现有技术而言，通过设置单色光源1，使得照射待检测物2的光为单色光，以便于根据待检测物2产生的发射光分析待检测物2的性能；由于待检测物2产生的发射光为复合光，而复合光进行光谱分析时的分析效果不佳，通过设置分光装置3和检测装置4，分光装置3将射入检测装置4的光转换为单色光，检测装置4接收经分光装置3分光后的发射光，使得检测装置4能够对单色光进行光谱分析，从而确保了光谱分析的结果的准确性，进而确保了根据光谱分析结果得到的待检测物2性能的准确性；此外，在单色光源1产生的单色光照射待检测物2、待检测物2产生的发射光照射分光装置3、经由分光装置3分光后的发射光照射检测装置4的整个过程中，光线无需进行多次反射，能够确保每次对待检测物2进行性能测试时，光线射入检测装置4的角度都是一致的，从而有效地避免了“光线射入检测装置4的角度不同，导致每次对待检测物2进行性能测试的结果均不相同，难以准确得知待检测物2的真实性能”的情况的发生，从而进一步提高了测量待检测物2性能时的准确性。

需要说明的是，本实施方式中待检测物的材质为光致发光材料。光致发光材料具有较窄的半峰宽，所以相对于其他材料更适合制作彩色滤光片，以呈现更广的色域。具体的说，光致发光材料分为荧光灯用发光材料、等离子体显示平板(PDP)用发光材料、长余辉发光材料和下转换的量子点发光材料等，可以理解的是，本实施方式并不对待检测物的材质作具体限定。

下面对本实施方式的光谱检测系统100的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。

如图1所示，本实施方式中的单色光源1包括复合光发射装置11和单色器12，复合光发射装置11经由单色器12产生单色光。具体的说，复合光发射装置11包括钨灯、卤钨灯等常用的光源，由于复合光发射装置11发射的光为复合光，通过在复合光发射装置11和待检测物2之间设置单色器12，能够使复合光发射装置11发出的复合光经由单色器12转变为单色光，通过单色光照射待检测物2，便于根据待检测物2产生的发射光准确的分析待检测物2的性能。

值得一提的是，光谱检测系统100还包括光扩散装置5，单色光源1产生的单色光经由光扩散装置5照射待检测物2。由于单色光源1为点光源，通过设置光扩散装置5，能够使单色光源1发射的光扩散形成面光源，从而能够照射待检测物2的各个表面，以使待检测物2的各个表面均经由单色光的激发发射发射光，从而使该发射光的光谱分析能够准确体现待检测物2的性能，进一步确保了测量待检测物2性能的准确性。具体的说，本实施方式中的光扩散装置5可以为导光板，导光板上具有多个导光点，当光线射到导光板的各个导光点时，反射光会往各个角度扩散，然后破坏反射条件由导光板正面射出。本领域技术人员可以理解，本实施方式并不对光扩散装置5的种类作具体限定，其他能够使单色光源1发出的光扩散的装置均在本实施方式的保护范围之内。

优选地，光谱检测系统100还包括聚光装置6，聚光装置6用于收集待检测物2产生的发射光，并将发射光汇聚至分光装置3，分光装置3用于将聚光装置6收集的发射光进行分光。由于待检测物2产生的发射光为离散光，其穿透性较弱，可能难以射入检测装置4甚至分光装置3中，为了确保检测装置4能够接收到待检测物2产生的发射光，在待检测物2与分光装置3之间设置聚光装置6，使得聚光装置6将待检测物2产生的发射光聚集在一起，提高了其穿透性，从而能够确保检测装置4接收到该发射光，提高了光谱检测系统100的可靠性。具体的说，本实施方式中的聚光装置6可以为棱镜，棱镜是一种由两两相交但彼此均不平行的平面围成的透明物体，用以分光或使光束发生色散。可以理解的是，本实施方式并不对聚光装置6的种类作具体限定，本领域技术人员可以根据实际需求选择其他类型的聚光装置6。

需要说明的是，光谱检测系统100还包括三轴平移台，聚光装置6、分光装置3和检测装置4均依次设置在所述三轴平移台上。通过此种结构的设置，能够调整聚光装置6、分光装置3和检测装置4的位置，以使光谱检测系统100的各个装置均位于同一直线上，从而确保每次对待检测物2进行性能测试时，光线射入检测装置4的入射角度都是一致的，进一步提高测量待检测物2性能时的准确性。

值得一提的是，本实施方式中的检测装置4包括发射光谱获取模块一41、发射光谱获取模块二42和处理模块43；发射光谱获取模块一41用于获取未放置待检测物2时单色光的发射光谱一；发射光谱获取模块二42用于获取放置待检测物2时分光后的发射光的发射光谱二；处理模块43用于根据发射光谱一和发射光谱二得到待检测物2的性能。需要说明的是，本实施方式中的检测装置4可以为光电倍增管(PMT)或光电二极管阵列检测器(PDA)，均可对发射光谱进行光谱分析，从而得到待检测物2的性能；可以理解的是，待检测物2的性能包括光子转换效率、发射光漏光率、色坐标、发光亮度及发光均匀性中的至少一种。

为了便于理解，下面对本实施方式中如何得到待检测物2的性能进行具体的举例说明：

(1)不在光扩散装置5和聚光装置6之间放置待检测物2，单色光源1发出的单色光经由光扩散装置5、聚光装置6和分光装置3后射入检测装置4中，得到入射光谱。

(2)在光扩散装置5和聚光装置6之间放置待检测物2，单色光源1发出的单色光经由光扩散装置5、待检测物2、聚光装置6和分光装置3后射入检测装置4中，得到发射光谱。

(3)比较发射光谱和入射光谱的差异，得到待检测物2的光子转换效率和发射光漏光率，通过发射光谱得到待检测物2的色坐标和发光亮度。

(4)通过三轴平移台移动聚光装置6、分光装置3和检测装置4，移动过程中注意保持各个装置均位于同一直线，得到不同距离(检测装置4与待检测物2之间的距离)下的发射光的多个发射光谱，通过比较多个发射光谱，得到待检测物2的发光均匀性。

本发明的第二实施方式涉及一种光谱检测系统200，第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：在第二实施方式中，如图2及图3所示，单色光源1包括单色光发射装置，如LED灯或OLED灯。通过此种结构的设置，能够使光谱检测系统100的结构更加简单，也让光谱检测系统100的发光光源有了更多的选择。需要说明的是，当采用LED灯或OLED灯作为本实施方式中的单色光发射装置时，由于单个的LED灯或OLED灯为点光源，如图2所示，通过设置光扩散装置5，能够使单个的LED灯或OLED灯发射的光扩散形成面光源，从而能够照射待检测物2的各个表面，以使待检测物2的各个表面均经由单色光的激发发射发射光，从而使该发射光的光谱分析能够准确体现待检测物2的性能，进一步确保了测量待检测物2性能的准确性；值得一提的是，如图3所示，还可以形成阵列排布的LED灯或OLED灯，此种排列方式能够在不设置光扩散装置5的条件下也能形成面光源，达到与上述方案中相同的技术效果。本领域技术人员可以理解，本实施方式可以达到与前述实施方式相同的技术效果，为了避免重复，此处不再赘述。

本发明的第三实施方式涉及一种光谱检测方法，本实施方式的具体流程如图4所示，包括以下步骤：

S301：提供单色光源。

关于步骤S301，具体的说，本实施方式中可以通过复合光发射装置和单色器提供单色光源，也可以通过单色光发射装置提供单色光源，并不对此作具体限定。

S302：将单色光源产生的单色光照射待检测物，激发待检测物产生发射光。

关于步骤S302，具体的说，本实施方式中待检测物的材质为光致发光材料，待检测物吸收单色光的光子跃迁到较高能级的激发态后返回低能态，同时放出光子，也即产生发射光。

S303：将发射光照射分光装置。

关于步骤S303，具体的说，本实施方式中的分光装置可以为单色器，单色器是指将光源发出的光分离成所需要的单色光的器件。

S304：将经由分光装置分光后的发射光照射检测装置，对分光后的发射光进行光谱分析，根据光谱分析的结果，得到待检测物的性能。

关于步骤S304，具体的说，检测装置可以为光电倍增管(PMT)或光电二极管阵列检测器(PDA)，均可对分光后的发射光进行光谱分析，从而得到待检测物的性能。值得一提的是，待检测物的性能包括光子转换效率、发射光漏光率、色坐标、发光亮度及发光均匀性中的至少一种，从而能够更加准确的体现待检测物的性能。

本发明的实施方式相对于现有技术而言，通过设置单色光源，使得照射待检测物的激发光为单色光，以便于根据待检测物产生的发射光准确的分析待检测物的性能；由于待检测物产生的发射光为复合光，而复合光进行光谱分析时的效分析果不佳，通过设置分光装置和检测装置，分光装置将射入检测装置的光转换为单色光，检测装置接收经分光装置分光后的发射光，使得检测装置能够对单色光进行光谱分析，从而确保了光谱分析的结果的准确性，进而确保了根据光谱分析结果得到的待检测物性能的准确性；此外，在单色光源产生的单色光照射待检测物、待检测物产生的发射光照射分光装置、经由分光装置分光后的发射光照射检测装置的整个过程中，光线无需进行多次反射，能够确保每次对待检测物进行性能测试时，光线射入检测装置的入射角度都是一致的，从而有效地避免了“光线射入检测装置的入射角度不同，导致每次对待检测物进行性能测试的结果均不相同，难以准确得知待检测物的真实性能”的情况的发生，从而进一步提高了测量待检测物性能时的准确性。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (6)

1.一种光谱检测系统，其特征在于，包括：单色光源、待检测物、分光装置和检测装置，所述待检测物的材质为光致发光材料；

所述单色光源用于产生单色光，所述单色光激发所述待检测物产生发射光；

所述分光装置用于将所述待检测物产生的发射光进行分光；

所述检测装置用于接收经所述分光装置分光后的发射光，对所述分光后的发射光进行光谱分析，并根据所述光谱分析的结果，得到所述待检测物的性能；

所述检测装置包括发射光谱获取模块一、发射光谱获取模块二和处理模块；

所述发射光谱获取模块一用于获取未放置所述待检测物时所述单色光的发射光谱一，未放置所述待检测物时，所述单色光源发出的单色光经所述分光装置射入所述发射光谱获取模块一；

所述发射光谱获取模块二用于获取放置所述待检测物时所述分光后的发射光的发射光谱二；

所述处理模块用于根据所述发射光谱一和所述发射光谱二得到所述待检测物的性能；

所述光谱检测系统还包括聚光装置，所述聚光装置用于收集所述待检测物产生的发射光，并将所述发射光汇聚至所述分光装置，所述分光装置用于将所述聚光装置收集的发射光进行分光；

所述光谱检测系统还包括三轴平移台，所述聚光装置、所述分光装置和所述检测装置均依次设置在所述三轴平移台上，以使所述聚光装置、所述分光装置和所述检测装置均位于同一直线上；

其中，根据所述发射光谱一和所述发射光谱二得到所述待检测物的性能包括：

比较所述发射光谱一和所述发射光谱二的差异，得到所述待检测物的光子转换效率和发射光漏光率，通过所述发射光谱二得到所述待检测物的色坐标和发光亮度，通过所述三轴平移台移动所述聚光装置、所述分光装置和所述检测装置，得到所述检测装置与所述待检测物之间不同距离下的多个所述发射光谱二，通过比较多个所述发射光谱二，得到所述待检测物的发光均匀性。

2.根据权利要求1所述的光谱检测系统，其特征在于，所述单色光源包括单色光发射装置。

3.根据权利要求1所述的光谱检测系统，其特征在于，所述单色光源包括复合光发射装置和单色器，所述复合光发射装置经由所述单色器产生单色光。

4.根据权利要求1所述的光谱检测系统，其特征在于，所述待检测物的性能包括光子转换效率、发射光漏光率、色坐标、发光亮度及发光均匀性中的至少一种。

5.根据权利要求1至4任一项所述的光谱检测系统，其特征在于，所述光谱检测系统还包括光扩散装置，所述单色光源产生的单色光经由所述光扩散装置照射所述待检测物。

6.一种光谱检测方法，其特征在于，包括：

提供单色光源；

将所述单色光源产生的单色光照射待检测物，激发所述待检测物产生发射光，所述待检测物的材质为光致发光材料；

将所述发射光照射分光装置；

将经由所述分光装置分光后的发射光照射检测装置，对所述分光后的发射光进行光谱分析，并根据所述光谱分析的结果，得到所述待检测物的性能；

所述检测装置包括发射光谱获取模块一、发射光谱获取模块二和处理模块；

所述发射光谱获取模块一获取未放置所述待检测物时所述单色光的发射光谱一，未放置所述待检测物时，所述单色光源发出的单色光经所述分光装置射入所述发射光谱获取模块一；

所述发射光谱获取模块二获取放置所述待检测物时所述分光后的发射光的发射光谱二；

所述处理模块根据所述发射光谱一和所述发射光谱二得到所述待检测物的性能；

所述光谱检测系统还包括聚光装置，所述聚光装置用于收集所述待检测物产生的发射光，并将所述发射光汇聚至所述分光装置，所述分光装置用于将所述聚光装置收集的发射光进行分光；

所述光谱检测系统还包括三轴平移台，所述聚光装置、所述分光装置和所述检测装置均依次设置在所述三轴平移台上，以使所述聚光装置、所述分光装置和所述检测装置均位于同一直线上；

其中，根据所述发射光谱一和所述发射光谱二得到所述待检测物的性能包括：

比较所述发射光谱一和所述发射光谱二的差异，得到所述待检测物的光子转换效率和发射光漏光率，通过所述发射光谱二得到所述待检测物的色坐标和发光亮度，通过所述三轴平移台移动所述聚光装置、所述分光装置和所述检测装置，得到所述检测装置与所述待检测物之间不同距离下的多个所述发射光谱二，通过比较多个所述发射光谱二，得到所述待检测物的发光均匀性。

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