專利名稱：集成化微型光譜儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于分析儀器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種集成化的微型光譜分析儀。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，微型光譜儀在國(guó)外已有相應(yīng)的產(chǎn)品問(wèn)世。在應(yīng)用中還存在著一定的缺陷和不足。如德國(guó)Steag Microparts公司的指上型光譜儀，它采用一個(gè)凹面光柵作為分光元件，但由于其光柵縱向截面小，光能利用率低，不便于弱光檢測(cè)，而且加工難度較大。再如美國(guó)Ocean Optic公司的掌上型光纖光譜儀，它采用的光學(xué)元件較多，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，未從根本上改變傳統(tǒng)光譜儀的結(jié)構(gòu)。此外，在安裝調(diào)試上還存在較大的難度，而且重復(fù)性能較差。從公開(kāi)的文獻(xiàn)中，國(guó)內(nèi)目前尚未見(jiàn)到有關(guān)微型光譜儀的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有光譜分析儀器的不足而提供的一種性能穩(wěn)定、靈敏度高、體積小、價(jià)格低、重量輕、使用方便、且能批量生產(chǎn)的集成化微型光譜儀。
本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)加以實(shí)現(xiàn)集成化微型光譜儀，它由分光成像部分、光譜信號(hào)獲取與處理兩大部分構(gòu)成。其中分光成像部分由凹面光柵(1)、入射光纖(2)、平面反射鏡(3)、上管殼(4)、基座(6)等元器件組成。其中，凹面光柵(1)采用全息方法制作；平面反射鏡(3)在上管殼(4)的內(nèi)表面直接鍍金屬膜或在玻璃上鍍金屬膜的方法制作；光譜信號(hào)獲取與處理部分由光電探測(cè)陣列(5)、管腳(7)、光譜信號(hào)讀取電路、A/D轉(zhuǎn)換電路和光譜信號(hào)處理電路及分析軟件等組成。凹面光柵(1)與光電探測(cè)陣列(5)采用二次集成。凹面光柵(1)、平面反射鏡(3)分別對(duì)被測(cè)光譜實(shí)現(xiàn)分光成像和光路折疊。光電探測(cè)陣列(5)的光譜信號(hào)讀取電路、光譜信號(hào)處理電路由厚膜集成電路工藝制備。
本發(fā)明的主要技術(shù)特征是，采用凹面光柵(1)在被測(cè)光分光成像的同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)光譜儀的像差的矯正、譜面的平直；平面反射鏡(3)產(chǎn)生的折疊光路可減小光譜儀的體積，凹面光柵(1)、入射光纖(2)、平面反射鏡(3)、上管殼(4)、光電探測(cè)陣列(5)、基座(6)、管腳(7)等元器件共同實(shí)現(xiàn)一體化混合集成。


附圖1為集成化微型光譜儀的結(jié)構(gòu)圖。在附圖1中，1為凹面光柵，2為入射光纖，3為平面反射鏡，4為上管殼，5為光電探測(cè)陣列，6為基座，7為管腳。
附圖2為凹面光柵(1)與探測(cè)陣列(5)的二次集成示意圖。在附圖2中，1為凹面光柵，5為光電探測(cè)陣列，6為基座。凹面光柵(1)的中心線與光電探測(cè)陣列(5)的中心線重合。
附圖3為集成化微型光譜儀的系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明。
本發(fā)明提供的集成化微型光譜儀，它的工作原理為當(dāng)被測(cè)光通過(guò)入射光纖(2)進(jìn)入微型光譜儀后，經(jīng)凹面光柵(1)分光成像，再由平面反射鏡(3)將光譜像面投射到光電探測(cè)陣列(5)上，由光電探測(cè)陣列(5)將被測(cè)光譜信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的光譜電信號(hào)，由信號(hào)讀取電路讀出光譜電信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后再由光譜信號(hào)處理電路和分析軟件完成光譜信號(hào)的獲取、處理與分析。
本發(fā)明從根本上解決了光譜儀的微型化和傳感器化等關(guān)鍵技術(shù)，具有體積小、重量輕、價(jià)格低、使用方便、易于批量生產(chǎn)等顯著優(yōu)點(diǎn)，拓展了光譜儀的應(yīng)用領(lǐng)域，可廣泛用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)、生物化學(xué)分析、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)學(xué)研究、工業(yè)在線質(zhì)量控制等眾多領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.集成化微型光譜儀，它由分光成像部分、光譜信號(hào)獲取與處理兩大部分構(gòu)成，其中，分光成像部分由凹面光柵(1)、入射光纖(2)、平面反射鏡(3)、上管殼(4)、基座(6)等元器件組成；光譜信號(hào)獲取與處理部分由光電探測(cè)陣列(5)、管腳(7)、光譜信號(hào)讀取電路、A/D轉(zhuǎn)換電路和光譜信號(hào)處理電路及分析軟件組成，其特征在于，集成化微型光譜儀的凹面光柵(1)、入射光纖(2)、平面反射鏡(3)、上管殼(4)、光電探測(cè)陣列(5)、基座(6)、管腳(7)等元器件一體化混合集成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成化微型光譜儀，其特征在于，凹面光柵(1)與光電探測(cè)陣列(5)采用二次集成，凹面光柵(1)、平面反射鏡(3)分別對(duì)被測(cè)光譜實(shí)現(xiàn)分光成像和光路折疊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成化微型光譜儀，其特征在于，光電探測(cè)陣列(5)的光譜信號(hào)讀取電路、光譜信號(hào)處理電路由厚膜集成電路工藝制備。
全文摘要
集成化微型光譜儀,它由分光成像、光譜信號(hào)獲取與處理兩大部分構(gòu)成。其中,分光成像部分由入射光纖、凹面光柵、平面反射鏡、基座、上管殼等元器件組成;光譜信號(hào)獲取與處理部分由光電探測(cè)陣列、光譜信號(hào)讀取電路、A/D轉(zhuǎn)換電路和光譜信號(hào)處理電路及分析軟件組成。該發(fā)明將入射光纖、凹面光柵、平面反射鏡、光電探測(cè)陣列、基座、上管殼、管腳等元器件的一體化混合集成?？蓮V泛用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)、生化分析、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域的實(shí)時(shí)在線檢測(cè)與分析。
文檔編號(hào)G01J3/42GK1388362SQ0211951
公開(kāi)日2003年1月1日 申請(qǐng)日期2002年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月13日
發(fā)明者溫志渝, 陳剛, 溫中泉, 鄔敏賢 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)