CN209264115U - 一种光谱仪系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于光学技术领域，提供了一种光谱仪系统，包括入射狭缝、准直透镜、色散元件、聚焦透镜、出射狭缝及探测器，扫描振镜以及振镜控制系统，通过振镜控制系统控制角度的扫描振镜来扫描和反射入射光，再通过色散元件进行分光将不同波长的单色光进行色散后，经由探测器获取各个旋转角度对应的光强信息，由于振镜的角度与波长一一对应，进而能够获取到入射光的光谱信息，使用振镜用来扫描光谱，取代了旋转光栅的光谱仪系统，过振镜控制系统能够准确控制扫描振镜的角度，使得光谱仪系统稳定可靠，提高测量精准度并降低制造成本。
Description
技术领域
本实用新型属于光学技术领域，尤其涉及一种光谱仪系统。
背景技术
光谱仪作为一种检测设备，被广泛应用于颜色测量、化学成分分析和浓度测量或以及磁辐射分析等多个领域。光谱仪通常包括入射狭缝、准直透镜、色散元件、聚焦透镜和探测器。
在光谱仪中，通常使用阵列探测器(例如CCD探测器)来获取光谱图。光谱仪的工作原理如下，通过将色散元件分出来的不同波长的光由聚焦透镜分别聚焦于阵列探测器不同的像元上，不同的像元位置代表不同的波长，通过对阵列像元位置和波长的校准后，能够直接得到光谱图。在可见光范围内，上述结构的光谱仪结构紧凑可靠，价格合理。然而在近红外光和红外光领域，由于近红外光和红外光领域的阵列探测器的价格昂贵，因此导致光谱仪的成本较高。
为了解决上述问题，通常使用单点探测器和转动色散元件(光栅)的方式来进行光谱扫描，不同波长的光对应色散元件的不同旋转角度，而且这些不同波长的光被色散元件分光之后都由聚焦透镜聚焦到单点探测器上，通过色散元件角度和波长的一一对应关系，能够得到光谱图。然而通过旋转色散元件的机械扫描方式来获取光谱图具有一定的不稳定性，测量精准度低。
综上所述，目前的光谱仪存在制造成本高及精准度低的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种光谱仪系统，旨在解决目前的光谱仪系统存在制造成本高及精准度低的问题。
本实用新型提供了一种光谱仪系统，所述光谱仪系统包括入射狭缝、准直透镜、色散元件、聚焦透镜、出射狭缝及探测器，其特征在于，所述光谱仪系统还包括扫描振镜和振镜控制系统；
所述入射狭缝对入射光的辐射通量进行限制，所述准直透镜对通过所述入射狭缝的入射光进行准直，所述扫描振镜将准直后的入射光反射到所述色散元件上进行分光，所述色散元件将不同波长的入射光按不同的出射方向进行色散后通过聚焦透镜进行聚焦获取单色光，所述单色光穿过所述出射狭缝聚焦在所述探测器；所述振镜控制系统控制所述扫描振镜的角度和记录所述扫描振镜的角度；
所述聚焦透镜、所述出射狭缝以及所述探测器在光路中的位置固定不变。
本实用新型提供的光谱仪系统，通过振镜控制系统控制角度的扫描振镜来扫描和反射入射光，再通过色散元件进行分光将不同波长的单色光进行色散后，经由探测器获取各个旋转角度对应的光强信息，由于振镜的角度与波长一一对应，进而能够获取到入射光的光谱信息，使用振镜用来扫描光谱，取代了旋转光栅的光谱仪系统，过振镜控制系统能够准确控制扫描振镜的角度，使得光谱仪系统稳定可靠，提高测量精准度并降低制造成本。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例提供的一种光谱仪系统的模块结构图；
图2是本实用新型另一实施例提供的一种光谱仪系统的模块结构图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。
为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
图1示出了本实施例提供的一种光谱仪系统10，光谱仪系统10包括入射狭缝11、准直透镜12、色散元件13、聚焦透镜14、出射狭缝15及探测器16，光谱仪系统10还包括扫描振镜17和振镜控制系统18。
入射狭缝11对入射光的辐射通量进行限制，准直透镜12对通过入射狭缝11的入射光进行准直，扫描振镜17将准直后的入射光反射到色散元件13上进行分光，色散元件13将不同波长的入射光按不同的出射方向进行色散后通过聚焦透镜14进行聚焦获取单色光，单色光穿过出射狭缝15聚焦在探测器16；振镜控制系统18控制扫描振镜17的角度和记录扫描振镜17的角度。
其中，聚焦透镜14、出射狭缝15以及探测器16在光路中的位置固定不变。
在具体应用中，上述准直透镜12包括一个或者一组用于消除色差的准透镜。
在具体应用中，上述色散元件13为衍射光栅。
在具体应用中，上述聚焦透镜14包括一个或一组用于消除色差的激光聚焦透镜。
在具体应用中，上述探测器16为单点探测器。
在具体应用中，上述扫描振镜17为激光扫描振镜。
在具体应用中，上述振镜控制系统为具有数据传输功能、数据存储功能以及角度调节控制功能的终端设备。
在本实施例中，使用一个入射狭缝11对入射光进行限制，入射狭缝11最终成像于出射狭缝15。使用一个或者一组消色差的准透镜作为准直透镜12来对入射光进行准直。使用一面激光扫描振镜17对准直光进行反射，激光扫描振镜17由振镜控制系统18进行角度控制和记录激光扫描振镜17的角度。一面衍射光栅13用来对激光扫描振镜17反射的准直光进行分光。使用一个或一组消色差的激光聚焦透镜14对衍射光栅13分出来的光进行聚焦。使用一个出射狭缝15和单点探测器16来接收聚焦后的单色光。
需要说明的是，入射光是指待检测光谱信息的复色光。不同角度的激光扫描振镜能够对不同波长的光进行反射，不同波长的光分布在衍射光栅的不同出射方向上，由于聚焦透镜14、出射狭缝15以及单点探测器16在光路中的位置固定不变，所以从衍射光栅13色散出来的复色光中，只有平行于光轴入射聚焦透镜14的单色光才能最终被单点探测器16探测到，因此通过对激光扫描振镜17的角度和单点探测器16的光强信息进行记录就可以根据激光扫描振镜的角度和单点探测器的光强信息分析得到入射光(待检测的复色光)的光谱信息。
图2示出了另一实施例提供的一种光谱仪系统10，区别于上一实施例，本实施例提供的光谱仪系统10还包括上位机19。上述上位机19与探测器16和振镜控制系统18分别连接。
在一个实施例中，上述上位机19包括记录模块和分析模块。
记录模块与探测器16和振镜控制系统18分别连接，用于获取扫描振镜17的角度以及探测器16的光强信息。
分析模块与记录模块连接，用于根据扫描振镜的角度与光强信息获取入射光的光谱信息。
在具体应用中，激光扫描振镜17的角度由振镜控制系统18进行控制和记录，上位机19的记录模块对单点探测器16的光强信息进行记录并同时获取对应的激光扫描振镜17的角度(旋转角度)，再通过分析模块根据扫描振镜的角度分析单色光的波长，再结合光强信息分析入射光的光谱信息。需要说明的是，上述分析模块还用于对光谱信息进行校正，以得到更为准确的光谱信息。需要说明的是，上述上位机19可以是有线终端设备，也可以是无线终端设备，在此不加以赘述。若上述上位机为无线终端设备，则无线终端设备通过与探测机和振镜控制系统分别进行无线通信来获取扫描振镜的角度与光强信息。
本实用新型实施例提供的光谱仪系统，通过由振镜控制系统控制角度的扫描振镜来扫描反射入射光，再通过色散元件进行分光将不同波长的单色光进行色散后，经由探测器获取各个旋转角度对应的光强信息，由于振镜的角度与波长一一对应，进而能够获取到入射光的光谱信息，使用振镜用来扫描光谱，取代了旋转光栅的光谱仪系统，过振镜控制系统能够准确控制扫描振镜的角度，使得光谱仪系统稳定可靠，提高测量精准度并降低制造成本。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种光谱仪系统，所述光谱仪系统包括入射狭缝、准直透镜、色散元件、聚焦透镜、出射狭缝及探测器，其特征在于，所述光谱仪系统还包括扫描振镜和振镜控制系统；
所述入射狭缝对入射光的辐射通量进行限制，所述准直透镜对通过所述入射狭缝的入射光进行准直，所述扫描振镜将准直后的入射光反射到所述色散元件上进行分光，所述色散元件将不同波长的入射光按不同的出射方向进行色散后通过聚焦透镜进行聚焦获取单色光，所述单色光穿过所述出射狭缝聚焦在所述探测器；所述振镜控制系统控制所述扫描振镜的角度和记录所述扫描振镜的角度；
所述聚焦透镜、所述出射狭缝以及所述探测器在光路中的位置固定不变。
2.根据权利要求1所述的光谱仪系统，其特征在于，所述光谱仪系统还包括上位机，所述上位机与所述探测器和所述振镜控制系统分别连接。
3.根据权利要求1所述的光谱仪系统，其特征在于，所述色散元件为衍射光栅。
4.根据权利要求1所述的光谱仪系统，其特征在于，所述探测器为单点探测器。
5.根据权利要求1所述的光谱仪系统，其特征在于，所述扫描振镜为激光扫描振镜。
6.根据权利要求2所述的光谱仪系统，其特征在于，所述上位机包括记录模块和分析模块；
所述记录模块与所述探测器和振镜控制系统分别连接，用于获取所述扫描振镜的角度以及所述探测器的光强信息；
所述分析模块与所述记录模块连接，用于根据所述扫描振镜的角度与所述光强信息获取所述入射光的光谱信息。
7.根据权利要求1所述的光谱仪系统，其特征在于，所述准直透镜包括一个或者一组用于消除色差的准透镜。
8.根据权利要求1所述的光谱仪系统，其特征在于，所述聚焦透镜包括一个或一组用于消除色差的激光聚焦透镜。
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