CN115507949A - 一种高分辨率光谱仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高分辨率光谱仪，将光谱仪中的分光元件设置为光栅，将探测器设置为多个，多个探测器的传感器平面分别设置在光栅的不同级衍射的光谱的成像面；每个传感器平面贴合对应光谱的波段不同，从而使每个传感器平面能够更加有效的贴合其对应的部分波段的光谱的成像面，有效保证每个探测器在其对应的部分波段的分辨率；探测完成后，将全部探测器的探测信号进行拼接，由于所有传感器平面贴合对应光谱的波段之和覆盖探测器的全波段，从而使拼接信号等效于探测器的全波段，保证探测器全波段的分辩率，进而提高光谱仪的分辨率。

Description

一种高分辨率光谱仪

技术领域

本发明涉及光谱分析仪器技术领域，特别涉及一种高分辨率光谱仪。

背景技术

如图1所示，光谱仪包括依次设置在光路上的狭缝1、分光元件2和探测器，从狭缝1出射的光整合为平行光后，经过分光元件2分光，分光后的光束经成像形成光谱4，然后，采用探测器对光谱4进行探测。光谱仪成像的光谱4有一定的波长范围，由于光谱仪系统场曲像差的存在，光谱4并非理想的平面，而是有一定的弯曲。但是，普通的探测器的传感器平面3通常是平面，将传感器平面3放置到光谱4的成像面，如图1所示，传感器平面3与光谱4的成像面不能很好的重合，导致传感器平面3探测到的分辨率不能在探测器覆盖的波段内全部兼顾，进而导致光谱仪的分辨率低。

发明内容

本发明目的是提供一种高分辨率光谱仪，解决现有技术中存在的上述问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种高分辨率光谱仪，包括依次设置在光路上的狭缝、分光元件和探测器，从狭缝出射的光整合为平行光后，经过分光元件分光，分光后的光束经成像形成光谱，采用所述探测器对光谱进行探测；所述分光元件为光栅，所述探测器为多个，多个所述探测器的传感器平面分别设置在所述光栅的不同级衍射的光谱的成像面，且每个所述传感器平面贴合对应光谱的波段不同，所有所述传感器平面贴合对应光谱的波段之和覆盖所述探测器的全波段。

本发明的有益效果是：将光谱仪中的分光元件设置为光栅，利用光栅的多级衍射原理，形成多个光谱；并将探测器设置为多个，多个探测器的传感器平面分别设置在光栅的不同级衍射的光谱的成像面；每个传感器平面贴合对应光谱的波段不同，即每个传感器平面仅探测光谱的部分波段，部分波段的光谱的弯曲差小于全波段的光谱的弯曲差，从而使每个传感器平面能够更加有效的贴合其对应的部分波段的光谱的成像面，有效保证每个探测器在其对应的部分波段的分辨率；探测完成后，将全部探测器的探测信号进行拼接，由于所有传感器平面贴合对应光谱的波段之和覆盖探测器的全波段，从而使拼接信号等效于探测器的全波段，保证探测器全波段的分辩率，进而提高光谱仪的分辨率。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述探测器为两个，两个所述探测器的所述传感器平面分别设置在所述光栅的±1级衍射的光谱的成像面，且一个所述传感器平面贴合对应光谱的长波段，另一个所述传感器平面贴合对应光谱的短波段，所述长波段和所述短波段之和覆盖所述探测器的全波段。

进一步，所述光栅为平场全息凹面光栅。

本发明的另一技术方案如下：

一种膜厚仪，包括上述高分辨率光谱仪。

本发明的另一技术方案如下：

一种镀膜机，包括上述膜厚仪。

本发明的另一技术方案如下：

一种椭偏仪，包括上述高分辨率光谱仪。

本发明的另一技术方案如下：

一种镀膜机，包括上述椭偏仪。

附图说明

图1为现有技术光谱仪光路图；

图2为本发明光谱仪光路图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、狭缝，2、分光元件，3、传感器平面，4、光谱。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明实施例1一种高分辨率光谱仪，包括依次设置在光路上的狭缝1、分光元件2和探测器，从狭缝1出射的光整合为平行光后，经过分光元件2分光，分光后的光束经成像形成光谱4，采用探测器对光谱4进行探测；分光元件2为光栅，探测器为多个，多个探测器的传感器平面3分别设置在光栅的不同级衍射的光谱4的成像面，且每个传感器平面3贴合对应光谱4的波段不同，所有传感器平面3贴合对应光谱4的波段之和覆盖探测器的全波段。

将光谱仪中的分光元件2设置为光栅，利用光栅的多级衍射原理，形成多个光谱4；并将探测器设置为多个，多个探测器的传感器平面3分别设置在光栅的不同级衍射的光谱4的成像面；每个传感器平面3贴合对应光谱4的波段不同，即每个传感器平面3仅探测光谱4的部分波段，部分波段的光谱4的弯曲差小于全波段的光谱4的弯曲差，从而使每个传感器平面3能够更加有效的贴合其对应的部分波段的光谱4的成像面，有效保证每个探测器在其对应的部分波段的分辨率；探测完成后，将全部探测器的探测信号进行拼接，由于所有传感器平面3贴合对应光谱4的波段之和覆盖探测器的全波段，从而使拼接信号等效于探测器的全波段，保证探测器全波段的分辩率，进而提高光谱仪的分辨率。

本发明实施例2一种高分辨率光谱仪，在实施例1的基础上，探测器为两个，两个探测器的传感器平面3分别设置在光栅的±1级衍射的光谱4的成像面，且一个传感器平面3贴合对应光谱4的长波段，另一个传感器平面3贴合对应光谱4的短波段，长波段和短波段之和覆盖探测器的全波段。如图2所示，上面的传感器平面3贴合﹢1级衍射的光谱4的长波段，下面的传感器平面3贴合﹣1级衍射的光谱4的短波段。具体实施中，长波段和短波段可稍微重合，从而有效保证长波段和短波段之和覆盖探测器的全波段。

光栅的±1级衍射的光谱4的光强大于其它次级衍射的光谱4的光强，将传感器平面3分别设置在光栅的±1级衍射的光谱4的成像面，探测高光强的光谱4，能够进一步有效保证每个探测器在其对应的部分波段的分辨率。

另外需要说明的是，当探测器足够多时，每个传感器平面3对应的部分波段足够短，部分波段的光谱4的弯曲差趋于零，即传感器平面3能够趋于完全贴合其对应的部分波段的光谱4的成像面，趋于实现每个探测器在其对应的部分波段的全分辨率，进而经信号拼接，趋于实现探测器全波段的全分辨率；但是，探测器足够多，必然导致光谱仪成本的上升、光谱仪系统的复杂、计算量的攀升；因此，本实施例仅采用两个探测器，且分别探测高光强的±1级衍射的两个光谱4的长波段和短波段，且长波段和短波段之和覆盖探测器的全波段，兼顾了光谱仪的分辨率和成本。

本发明实施例3一种高分辨率光谱仪，在实施例2的基础上，光栅为平场全息凹面光栅。平场全息凹面光栅空间大，利于在结构上实现将两个探测器的传感器平面3设置在光栅的±1级衍射的光谱4的成像面。

本发明实施例4一种膜厚仪，包括实施例1至3任一实施例中的高分辨率光谱仪。

本发明实施例5一种镀膜机，包括实施例4中的膜厚仪。

本发明实施例6一种椭偏仪，包括实施例1至3任一实施例中的高分辨率光谱仪。

本发明实施例7一种镀膜机，包括实施例6中的椭偏仪。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (7)

1.一种高分辨率光谱仪，其特征在于，包括依次设置在光路上的狭缝(1)、分光元件(2)和探测器，从狭缝(1)出射的光整合为平行光后，经过分光元件(2)分光，分光后的光束经成像形成光谱(4)，采用所述探测器对光谱(4)进行探测；所述分光元件(2)为光栅，所述探测器为多个，多个所述探测器的传感器平面(3)分别设置在所述光栅的不同级衍射的光谱(4)的成像面，且每个所述传感器平面(3)贴合对应光谱(4)的波段不同，所有所述传感器平面(3)贴合对应光谱(4)的波段之和覆盖所述探测器的全波段。

2.根据权利要求1所述高分辨率光谱仪，其特征在于，所述探测器为两个，两个所述探测器的所述传感器平面(3)分别设置在所述光栅的±1级衍射的光谱(4)的成像面，且一个所述传感器平面(3)贴合对应光谱(4)的长波段，另一个所述传感器平面(3)贴合对应光谱(4)的短波段，所述长波段和所述短波段之和覆盖所述探测器的全波段。

3.根据权利要求2所述高分辨率光谱仪，其特征在于，所述光栅为平场全息凹面光栅。

4.一种膜厚仪，其特征在于，包括权利要求1至3任一所述高分辨率光谱仪。

5.一种镀膜机，其特征在于，包括权利要求4所述膜厚仪。

6.一种椭偏仪，其特征在于，包括权利要求1至3任一所述高分辨率光谱仪。

7.一种镀膜机，其特征在于，包括权利要求6所述椭偏仪。

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