CN206223298U - 一种低杂散光快速光谱仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光谱辐射测试技术领域，尤其是一种低杂散光快速光谱仪，包括光学平台和光信号采集装置，所述光学平台的一侧设置有光信号采集装置，所述光信号采集装置的一端连接有入射狭缝，所述光学平台靠近入射狭缝的内侧设置有旋转轮，所述旋转轮通过安装在学平台上的旋钮转动，所述旋转轮的同一半径圆周上设置有一组带有滤色片和不带滤色片的通孔，所述第一反射镜与第三反射镜位于旋转轮的一侧，所述光学聚焦系统安装在光学平台的中部，且光学聚焦系统的下侧设置有与其配合使用的阵列探测器，所述阵列探测器的底部设置有线性可变滤色器，本实用新型克服了快速光谱仪在杂散光方面的局限性，提高了测量的准确性。

Description

一种低杂散光快速光谱仪

技术领域

本实用新型涉及光谱辐射测试技术领域，尤其涉及一种低杂散光快速光谱仪。

背景技术

光谱仪用以测量光的光谱功率分布，被广泛应用于颜色测量、元素鉴定、化学分析等领域。杂散光水平是光谱仪中的一个重要参数，所谓杂散光是指错误波长(非对应信号光波长)的光辐射照射在探测器象元上所产生的信号，这项参数对于光谱仪的所有应用都非常重要，尤其在下述情况时它对测量结果的影响更为突出。

被测样品为线状光谱发射或在被测波长范围内存在大量无辐射功率分布区域，如果杂散光使仪器在空光谱辐射分布区域产生了非零响应，测量结果就可以看作增加了白光。

光谱辐射能量随着波长变化较快时，周围波长的近场杂散光干扰会对测量结果产生较大影响。

采用标准A光源对光谱仪定标，标准A光源在780mm处的能量是在380nm处的25倍之多，故在定标中，杂散光将使仪器高估380nm处的响应。

通常杂散光有以下几个主要来源：周围环境光辐射；光学元件缺陷所产生的散射光或非光学元件产生的反射光；不同衍射级次间的重叠。细致精密的设计可以使杂散光降低到合理的水平，例如采用密封结构，光谱仪内部涂黑或在镜和光栅等光学元件前设置光阑等。但是为了达到更高的精度，需要进一步的措施。最简单的改进方法就是采用带通滤色片削减光谱成分，另外双单色仪的方法可以达到更高的精度，而目前滤色片和双单色仪方法主要应用于机械扫描型的光谱仪中，如何应用在采用阵列探测器的快速光谱仪中似乎很困难，这也使得杂散光控制之一指标成为快速光谱仪的一个局限。

目前在使用阵列探测器的快速光谱仪中减少杂散光的方法是在阵列探测器的某些象元上使用长通滤光片，此种方法存在局限：首先，仅在色散光的接收端使用滤光片并不能有效阻止入射光束在光学平台内传播时杂散光的产生；其次，长通滤光片虽在一定程度上限制了高次衍射光，但是对于诸如标准A光源那样在短波部分能量较弱、长波部分较强的光谱分布，长波部分的杂散光会对短波长部分的测量带来很大的误差，从而影响定标或者测量结果。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种低杂散光快速光谱仪。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

设计一种低杂散光快速光谱仪，包括光学平台和光信号采集装置，所述光学平台的一侧设置有光信号采集装置，所述光信号采集装置的一端连接有入射狭缝，且入射狭缝位于光学平台内，所述光学平台靠近入射狭缝的内侧设置有旋转轮，所述旋转轮通过安装在光学平台上的旋钮转动，所述旋转轮的同一半径圆周上设置有一组带有滤色片和不带滤色片的通孔，所述光学平台内包括线性可变滤色器、第一反射镜、第二反射镜、色散元件、第三反射镜、光学聚焦系统和阵列探测器，所述第一反射镜与第三反射镜位于旋转轮的一侧，且第一反射镜与第三反射镜平行设置，所述第二反射镜与第一反射镜位于同一高度，且色散元件位于第二反射镜的下侧，所述光学聚焦系统安装在光学平台的中部，且光学聚焦系统的下侧设置有与其配合使用的阵列探测器，所述阵列探测器的底部设置有线性可变滤色器。

优选的，一组所述滤色片均为通色滤色片，且滤色片的导通波段首尾交叠。

优选的，带有所述滤色片的通孔上还设置有一个完全不透光的盲孔，且盲孔位于不带滤色片通孔的一侧，不带滤色片通孔的另一侧设置有的通孔内设置有减光片。

优选的，所述第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜均可以通过铰链来调节角度。

本实用新型提出的一种低杂散光快速光谱仪，有益效果在于：通过带通滤色片组的方法有效降低杂散光干扰；对同一类具有相似光谱功率分布的样品，可以通过逐段精测和全谱快测两种方法分别测量一个典型样品，求出杂散光修正因子，其他同类样品只要一次全谱快测，用软件对测量结果修正就可得到全谱精测的结果，测量快速而准确。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种低杂散光快速光谱仪的结构示意图；

图2为本实用新型提出的一种低杂散光快速光谱仪的旋转轮结构示意图。

图中：光学平台1、入射狭缝2、光信号采集装置3、旋钮4、旋转轮5、线性可变滤色器6、第一反射镜7、第二反射镜8、色散元件9、第三反射镜10、光学聚焦系统11、阵列探测器12、盲孔13、通孔14、减光片15、滤色片16。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-2，一种低杂散光快速光谱仪，包括光学平台1和光信号采集装置3，光学平台1的一侧设置有光信号采集装置3，光信号采集装置3的一端连接有入射狭缝2，且入射狭缝2位于光学平台1内，光学平台1靠近入射狭缝2的内侧设置有旋转轮5，旋转轮5通过安装在光学平台1上的旋钮4转动，旋转轮5的同一半径圆周上设置有一组带有滤色片16和不带滤色片16的通孔14，一组滤色片16均为通色滤色片16，且滤色片16的导通波段首尾交叠，光学平台1内包括线性可变滤色器6、第一反射镜7、第二反射镜8、色散元件9、第三反射镜10、光学聚焦系统11和阵列探测器12，带有滤色片16的通孔14上还设置有一个完全不透光的盲孔13，且盲孔13位于不带滤色片16通孔14的一侧，不带滤色片16通孔14的另一侧设置有的通孔14内设置有减光片15，第一反射镜7与第三反射镜10位于旋转轮5的一侧，且第一反射镜7与第三反射镜10平行设置，第二反射镜8与第一反射镜7位于同一高度，且色散元件9位于第二反射镜8的下侧，第一反射镜7、第二反射镜8和第三反射镜10均可以通过铰链来调节角度，方便使用，光学聚焦系统11安装在光学平台1的中部，且光学聚焦系统11的下侧设置有与其配合使用的阵列探测器12，阵列探测器12的底部设置有线性可变滤色器6。

工作流程：光信号采集装置3将入射光线通过入射狭缝2射入旋转轮5上，通过调节旋钮4转动旋转轮5，随着旋转轮5旋转通过滤色片16的光谱比较，通过观察不同颜色的入射光线，来减少入射光线中的杂散光的影响，而入射光线在减光片15与滤色片16处理后，过滤掉长波光或者短波光，入射光线射入第三反射镜10，经过第三反射镜10反射到第一反射镜7，在经过第一反射镜7反射到第二反射镜8，然后经过第二反射镜8反射到色散元件9，色散元件9将入射光线射入光学聚焦系统11，在光学聚焦系统11处理后射入阵列探测器12检测，在阵列探测器12处理后通过线性可变滤色器6分析，然后通过微处理器与电脑相连。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种低杂散光快速光谱仪，包括光学平台(1)和光信号采集装置(3)，其特征在于：所述光学平台(1)的一侧设置有光信号采集装置(3)，所述光信号采集装置(3)的一端连接有入射狭缝(2)，且入射狭缝(2)位于光学平台(1)内，所述光学平台(1)靠近入射狭缝(2)的内侧设置有旋转轮(5)，所述旋转轮(5)通过安装在光学平台(1)上的旋钮(4)转动，所述旋转轮(5)的同一半径圆周上设置有一组带有滤色片(16)和不带滤色片(16)的通孔(14)，所述光学平台(1)内包括线性可变滤色器(6)、第一反射镜(7)、第二反射镜(8)、色散元件(9)、第三反射镜(10)、光学聚焦系统(11)和阵列探测器(12)，所述第一反射镜(7)与第三反射镜(10)位于旋转轮(5)的一侧，且第一反射镜(7)与第三反射镜(10)平行设置，所述第二反射镜(8)与第一反射镜(7)位于同一高度，且色散元件(9)位于第二反射镜(8)的下侧，所述光学聚焦系统(11)安装在光学平台(1)的中部，且光学聚焦系统(11)的下侧设置有与其配合使用的阵列探测器(12)，所述阵列探测器(12)的底部设置有线性可变滤色器(6)。

2.根据权利要求1所述的一种低杂散光快速光谱仪，其特征在于：一组所述滤色片(16)均为通色滤色片(16)，且滤色片(16)的导通波段首尾交叠。

3.根据权利要求1所述的一种低杂散光快速光谱仪，其特征在于：带有所述滤色片(16)的通孔(14)上还设置有一个完全不透光的盲孔(13)，且盲孔(13)位于不带滤色片(16)通孔(14)的一侧，不带滤色片(16)通孔(14)的另一侧设置有的通孔(14)内设置有减光片(15)。

4.根据权利要求1所述的一种低杂散光快速光谱仪，其特征在于：所述第一反射镜(7)、第二反射镜(8)和第三反射镜(10)均可以通过铰链来调节角度。