專利名稱：提高光譜儀靈敏度的方法及其實施裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物理光學(xué)領(lǐng)域、光譜儀器，具體講涉及提高光譜儀靈敏度的方法及其實施裝置。
背景技術(shù)：
光譜儀是一種重要而常用的科學(xué)儀器，用于對光源和物質(zhì)進(jìn)行精密的分析。為了提高儀器的分析靈敏度、精度和速度等性能，不斷有人采用新的技術(shù)和器件改進(jìn)光譜儀。
如王柯敏等設(shè)計的發(fā)明專利(CCD光柵集成全波長光譜儀，專利號CN01114410.6)，溫志渝等設(shè)計的發(fā)明專利(集成化微型光譜儀，專利號CN02119512.9)，袁洪福等設(shè)計的發(fā)明專利(在線近紅外光譜儀，申請?zhí)朇N02125852.X)，劉木清設(shè)計的發(fā)明專利(手持式光譜儀，申請?zhí)朇N01254633.X)，劉木清等設(shè)計的發(fā)明專利(一種0.7-1.7微米波段的近紅外光譜儀，申請?zhí)朇N03270366.X)。在上述設(shè)計均采用線陣CCD(電荷耦合器件)作為來提高光譜儀的性能。CCD具有快速的優(yōu)點，但相對于光電倍增管等其他光電器件，CCD的靈敏度要低很多，在分析某些物質(zhì)成分時仍顯不足。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種大幅度提高采用CCD等線性陣列光電傳感器的光譜儀的靈敏度的方法及其實施裝置。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種提高光譜儀靈敏度的方法，使光源發(fā)射的光依次通過被測物體、狹縫、凹面反射鏡、光柵、另一凹面反射鏡、平面反射鏡到達(dá)線性陣列光電器件，其特征是，在狹縫和被測物體間安裝用來增加有效入射光強(qiáng)度的一組準(zhǔn)直透鏡，在平面反射鏡和線性陣列光電器件間安裝一個柱面鏡。
所述的安裝一組準(zhǔn)直透鏡為安裝兩個透鏡。
一種提高光譜儀靈敏度的實施裝置，包括光源、狹縫、凹面反射鏡、光柵、另一凹面反射鏡、平面反射鏡和線性陣列光電器件，光源發(fā)射的光依次通過被測物體、狹縫、凹面反射鏡、光柵、另一凹面反射鏡、平面反射鏡到達(dá)線性陣列光電器件，其特征是，在狹縫和被測物體間設(shè)置有用來增加有效入射光強(qiáng)度的一組準(zhǔn)直透鏡，在平面反射鏡和線性陣列光電器件間設(shè)置有一個柱面鏡。
所述的一組準(zhǔn)直透鏡為兩個透鏡。
所述的兩個透鏡放置在狹縫兩側(cè)，一側(cè)一個透鏡。
所述的線性陣列光電器件為CCD器件。
所述的線性陣列光電器件為CMOS器件一種提高光譜儀靈敏度的實施裝置，包括光纖、凹面反射鏡、光柵、另一凹面反射鏡、平面反射鏡和線性陣列光電器件，由光纖輸入的光依次通過凹面反射鏡、光柵、另一凹面反射鏡、平面反射鏡到達(dá)線性陣列光電器件，其特征是，在前光纖設(shè)置有用來增加有效入射光強(qiáng)度的一組準(zhǔn)直透鏡。
本發(fā)明具備以下效果由于本發(fā)明在光譜儀狹縫前方或后方安裝一組準(zhǔn)直透鏡，以增加有效入射光的強(qiáng)度，在CCD或其他線性陣列光電器件的前方安裝一個柱面鏡，用以聚焦分光后的光強(qiáng)，增加CCD或其他線性陣列光電器件所接收到的光強(qiáng)，因而本發(fā)明可提高采用CCD等線性陣列光電傳感器的光譜儀的靈敏度和速度。


圖1本發(fā)明光路原理圖。
圖2為本發(fā)明另一實施例光路原理圖。
附圖中1為光源 2為被測物體(質(zhì)) 3為透鏡 4為透鏡5為狹縫 6為凹面反射鏡 7為光柵 8為凹面反射鏡9為平面反射鏡 10為柱面聚光鏡 11為CCD具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
本發(fā)明高靈敏度光譜儀的實施例一如圖1所示，虛線框內(nèi)為常規(guī)的采用CCD等線性陣列光電傳感器的光譜儀的結(jié)構(gòu)，測量時，由于被測物體的散射作用，光源1透過被測物體2中的很少一部分光能夠進(jìn)入光譜儀的狹縫5，而這一部分光中又只有一小部分直射光能夠通過凹面反射鏡6的反射照射到光柵7上，由光柵7分光后的光經(jīng)過凹面反射鏡8和平面反射鏡9的反射后照射到CCD11等線性陣列光電傳感器上。本發(fā)明在光譜儀的狹縫前方增加一套由透鏡3和4組成的準(zhǔn)直鏡，將透過被測物體2的平行光壓縮，使得能夠通過狹縫和最終投射到光柵的有效光強(qiáng)大大地增加。
由于CCD的象素點很小，且CCD的分布方向與狹縫的方向垂直，因而又只有極小部分光束能夠達(dá)到CCD的象素上被CCD檢測到。為了提高CCD檢測到的光強(qiáng)，本發(fā)明在CCD前放置一個柱面鏡，使得CCD處于柱面鏡的焦點(線)上，因而可以大幅度提高CCD所檢測到的光強(qiáng)。
綜上所述，本發(fā)明通過在采用CCD等線性陣列光電傳感器的光譜儀的狹縫前方放置準(zhǔn)直鏡和在CCD前方放置柱面鏡的方法，大幅度提高了CCD可以檢測到的有效光強(qiáng)，從而提高了光譜儀的靈敏度，也十分有利于提高光譜儀的速度和精度。
本發(fā)明高靈敏度光譜儀的實施例二如圖2所示，虛線框內(nèi)為常規(guī)的采用CCD等線性陣列光電傳感器的光譜儀的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明在光譜儀的狹縫前后增加一套由透鏡3和4組成的準(zhǔn)直鏡，將透過被測物體2的平行光壓縮，使得能夠通過狹縫和最終投射到光柵的有效光強(qiáng)大大地增加。在CCD前放置一個柱面鏡，使得CCD處于柱面鏡的焦點(線)上，因而可以大幅度提高CCD所檢測到的光強(qiáng)。
本發(fā)明高靈敏度光譜儀的實施例三在采用光纖作為輸入和采用CCD等線性陣列光電傳感器的光譜儀中，在輸入光纖前增加由透鏡3和4組成的準(zhǔn)直鏡，在CCD前放置一個柱面鏡，使得CCD處于柱面鏡的焦點(線)上，大幅度提高了CCD可以檢測到的有效光強(qiáng)，從而提高了光譜儀的靈敏度，也十分有利于提高光譜儀的速度和精度。
權(quán)利要求
1.一種提高光譜儀靈敏度的方法，使光源發(fā)射的光依次通過被測物體、狹縫、凹面反射鏡、光柵、另一凹面反射鏡、平面反射鏡到達(dá)線性陣列光電器件，其特征是，在狹縫和被測物體間安裝用來增加有效入射光強(qiáng)度的一組準(zhǔn)直透鏡，在平面反射鏡和線性陣列光電器件間安裝一個柱面鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高光譜儀靈敏度的方法，其特征是，所述的安裝一組準(zhǔn)直透鏡為安裝兩個透鏡。
3.一種提高光譜儀靈敏度的實施裝置，包括光源、狹縫、凹面反射鏡、光柵、另一凹面反射鏡、平面反射鏡和線性陣列光電器件，光源發(fā)射的光依次通過被測物體、狹縫、凹面反射鏡、光柵、另一凹面反射鏡、平面反射鏡到達(dá)線性陣列光電器件，其特征是，在狹縫和被測物體間設(shè)置有用來增加有效入射光強(qiáng)度的一組準(zhǔn)直透鏡，在平面反射鏡和線性陣列光電器件間設(shè)置有一個柱面鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種提高光譜儀靈敏度的實施裝置，其特征是，所述的一組準(zhǔn)直透鏡為兩個透鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種提高光譜儀靈敏度的實施裝置，其特征是，所述的兩個透鏡放置在狹縫兩側(cè)，一側(cè)一個透鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種提高光譜儀靈敏度的實施裝置，其特征是，所述的線性陣列光電器件為CCD器件。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種提高光譜儀靈敏度的實施裝置，其特征是，所述的線性陣列光電器件為CMOS器件。
8.一種提高光譜儀靈敏度的實施裝置，包括光纖、凹面反射鏡、光柵、另一凹面反射鏡、平面反射鏡和線性陣列光電器件，由光纖輸入的光依次通過凹面反射鏡、光柵、另一凹面反射鏡、平面反射鏡到達(dá)線性陣列光電器件，其特征是，在前光纖設(shè)置有用來增加有效入射光強(qiáng)度的一組準(zhǔn)直透鏡。
全文摘要
本發(fā)明涉及物理光學(xué)領(lǐng)域、光譜儀器，具體講涉及提高光譜儀靈敏度的方法及其實施裝置。為提供一種大幅度提高采用CCD等線性陣列光電傳感器的光譜儀的靈敏度的方法及其實施裝置，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是在光譜儀狹縫前方或后方安裝一組準(zhǔn)直透鏡，以增加有效入射光的強(qiáng)度，在CCD或其他線性陣列光電器件的前方安裝一個柱面鏡，用以聚焦分光后的光強(qiáng)，增加CCD或其他線性陣列光電器件所接收到的光強(qiáng)。本發(fā)明主要用于提高光譜儀靈敏度。
文檔編號G01N21/71GK1831498SQ20061001316
公開日2006年9月13日 申請日期2006年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月14日
發(fā)明者林凌, 李剛 申請人:天津大學(xué)