光譜儀的分光結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于光學(xué)設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種光譜儀的分光結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]光譜儀作為現(xiàn)代儀器的重要分支，在科學(xué)儀器和工業(yè)儀器領(lǐng)域占有重要的地位。在光譜儀中，分光系統(tǒng)是核心部分。將入射狹縫、準(zhǔn)直器件、分光器件、成像器件和探測(cè)器按照一定的光學(xué)結(jié)構(gòu)安裝在一起，組成分光系統(tǒng)。
[0003]大型光譜儀器常用的分光系統(tǒng)有帕邢-龍格結(jié)構(gòu)和切爾尼-特納結(jié)構(gòu)。帕邢-龍格結(jié)構(gòu)常用于固定式光學(xué)系統(tǒng)，切爾尼-特納結(jié)構(gòu)常用于掃描式光學(xué)系統(tǒng)。
[0004]在帕邢-龍格固定式光學(xué)結(jié)構(gòu)中，為了同時(shí)能夠獲得全部波長(zhǎng)范圍內(nèi)的譜線數(shù)據(jù)，需要在成像譜面(即羅蘭圓)放置多塊傳感器以鋪滿整個(gè)成像譜面。而高性能傳感器價(jià)格昂貴，使得儀器的成本居高不下，這也大大限制了帕邢-龍格固定式光學(xué)結(jié)構(gòu)的精密光譜儀的使用場(chǎng)合。
[0005]在切爾尼-特納掃描式光學(xué)結(jié)構(gòu)中，成像譜面上只需安裝一個(gè)傳感器即可。依靠轉(zhuǎn)動(dòng)光柵來(lái)進(jìn)行掃描動(dòng)作，依次將要測(cè)量的譜線移動(dòng)到傳感器上，儀器成本較低。但這種結(jié)構(gòu)除了狹縫和光柵外，還需要額外的準(zhǔn)直器件和成像器件，光路系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，增加了光學(xué)衰減，使得儀器體積龐大，限制了切爾尼-特納掃描式光學(xué)結(jié)構(gòu)的精密光譜儀的使用場(chǎng)合。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是:為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種傳感器數(shù)量少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、光學(xué)衰減低、成本低廉的光譜儀的分光結(jié)構(gòu)。
[0007]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種光譜儀的分光結(jié)構(gòu)，包括凹面光柵、入射狹縫和傳感器，所述凹面光柵、入射狹縫和傳感器均設(shè)置在凹面光柵的羅蘭圓的圓周上。所述入射狹縫具有多個(gè)，每個(gè)入射狹縫與所述凹面光柵對(duì)應(yīng)形成一個(gè)光學(xué)入射角，經(jīng)入射狹縫入射的光線通過(guò)所述凹面光柵分光后成像在羅蘭圓上，所述傳感器具有多個(gè)，所述多個(gè)傳感器能夠采集全譜段的譜線，當(dāng)所述多個(gè)入射狹縫中其中一個(gè)通光時(shí)，其他入射狹縫封閉。
[0008]優(yōu)選的，所述傳感器為單通道傳感器。
[0009]具體的，所述傳感器為光電倍增管。
[0010]另一種優(yōu)選的，所述傳感器為陣列式傳感器。
[0011]具體的，所述傳感器為CXD圖像傳感器或CMOS傳感器。
[0012]具體的，所述多個(gè)傳感器根據(jù)成像在羅蘭圓上光譜線的位置分布在羅蘭圓上。
[0013]優(yōu)選的，所述傳感器具有10至30個(gè)。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果是，本實(shí)用新型在羅蘭圓上設(shè)置多個(gè)入射狹縫，通過(guò)控制各個(gè)入射狹縫的通光時(shí)間，使得傳感器能夠在各個(gè)通光時(shí)間段采集到對(duì)應(yīng)譜段的光譜線，實(shí)現(xiàn)了凹面光柵和傳感器的分時(shí)復(fù)用，這就使得在成像譜面只需安置少量的傳感器即可實(shí)現(xiàn)全譜段的譜線采集，大大降低了光譜儀的成本。同時(shí)，本實(shí)用新型是基于帕邢-龍格結(jié)構(gòu)的一種復(fù)用式光譜儀分光結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所需光學(xué)器件少，光學(xué)衰減低。
【附圖說(shuō)明】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0016]圖1是本實(shí)用新型光譜儀的分光結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中1、凹面光柵；2、羅蘭圓；3、入射狹縫；4、傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0018]現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說(shuō)明本實(shí)用新型的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本實(shí)用新型有關(guān)的構(gòu)成。
[0019]如圖1所示，本實(shí)用新型所述的一種光譜儀的分光結(jié)構(gòu)包括凹面光柵1、入射狹縫3和傳感器4，所述凹面光柵1、入射狹縫3和傳感器4均設(shè)置在凹面光柵I的羅蘭圓2的圓周上。所述入射狹縫3具有多個(gè)，每個(gè)入射狹縫3與所述凹面光柵I對(duì)應(yīng)形成一個(gè)光學(xué)入射角，經(jīng)入射狹縫3入射的光線通過(guò)所述凹面光柵I分光后成像在羅蘭圓2上。本實(shí)施例中傳感器4選擇陣列式傳感器，分布在羅蘭圓2上的傳感器4在10至30個(gè)之間。所述傳感器4根據(jù)成像在羅蘭圓2上光譜線的位置分布在羅蘭圓2上。所述傳感器4能夠采集全譜段的譜線，當(dāng)所述多個(gè)入射狹縫3中其中一個(gè)通光時(shí)，其他入射狹縫3封閉。
[0020]本實(shí)用新型的分光結(jié)構(gòu)是在帕邢-龍格光學(xué)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來(lái)。所選用的凹面光柵I作為分光器件，具有自成像的特性，與傳統(tǒng)平面光柵相比可以省卻準(zhǔn)直系統(tǒng)和成像系統(tǒng)，是最簡(jiǎn)單最高效的分光系統(tǒng)。所述的羅蘭圓2是以所述的凹面光柵I的曲率半徑為直徑圓形結(jié)構(gòu)。當(dāng)入射狹縫3、傳感器4、凹面光柵I處于以凹面光柵I曲率半徑為直徑的圓形結(jié)構(gòu)上時(shí)，凹面光柵I能將全譜段的光譜線成像在羅蘭圓2上。
[0021]本實(shí)用新型在進(jìn)行全譜段的譜線采集時(shí)，設(shè)置各個(gè)入射狹縫3的通光時(shí)間。在任意一個(gè)入射狹縫3通光時(shí)，其他入射狹縫3均封閉。此時(shí)，凹面光柵I與通光的入射狹縫3成一個(gè)光學(xué)入射角，根據(jù)光柵方程，入射的光線經(jīng)過(guò)凹面光柵I分光成像在羅蘭圓2上，傳感器4采集到對(duì)應(yīng)入射狹縫3入射的光線的譜線。在每個(gè)入射狹縫3均通光后，所述傳感器4采集到全譜段的譜線?？梢?jiàn)，本實(shí)用新型在凹面光柵1、傳感器4均固定的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了凹面光柵I和傳感器4的分時(shí)復(fù)用，利用較少的傳感器4即完成全譜段的譜線采集，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本大大降低，且光學(xué)器件較少，結(jié)構(gòu)體積也大大降低。
[0022]在傳感器4的選擇上，所述傳感器4也可以是單通道傳感器，如光電倍增管，也可以是陣列式傳感器中的CMOS傳感器。
[0023]以上述依據(jù)本實(shí)用新型的理想實(shí)施例為啟示，通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)實(shí)用新型技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)實(shí)用新型的技術(shù)性范圍并不局限于說(shuō)明書(shū)上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來(lái)確定其技術(shù)性范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光譜儀的分光結(jié)構(gòu)，包括凹面光柵(I)、入射狹縫(3)和傳感器(4)，所述凹面光柵(1)、入射狹縫(3)和傳感器(4)均設(shè)置在凹面光柵(I)的羅蘭圓(2)的圓周上，其特征是:所述入射狹縫(3)具有多個(gè)，每個(gè)入射狹縫(3)與所述凹面光柵(I)對(duì)應(yīng)形成一個(gè)光學(xué)入射角，經(jīng)入射狹縫(3 )入射的光線通過(guò)所述凹面光柵(I)分光后成像在羅蘭圓(2 )上，所述傳感器(4)具有多個(gè)，所述多個(gè)傳感器(4)能夠采集全譜段的譜線，當(dāng)所述多個(gè)入射狹縫(3)中其中一個(gè)通光時(shí)，其他入射狹縫(3)封閉。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光譜儀的分光結(jié)構(gòu)，其特征是:所述傳感器(4)為單通道傳感器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光譜儀的分光結(jié)構(gòu)，其特征是:所述傳感器(4)為光電倍增管。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光譜儀的分光結(jié)構(gòu)，其特征是:所述傳感器(4)為陣列式傳感器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光譜儀的分光結(jié)構(gòu)，其特征是:所述傳感器(4)為CCD圖像傳感器或CMOS傳感器。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5的任一項(xiàng)所述的光譜儀的分光結(jié)構(gòu)，其特征是:所述多個(gè)傳感器(4)根據(jù)成像在羅蘭圓(2)上光譜線的位置分布在羅蘭圓(2)上。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光譜儀的分光結(jié)構(gòu)，其特征是:所述傳感器(4)具有10至30個(gè)。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種光譜儀的分光結(jié)構(gòu)。所述分光結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在凹面光柵的羅蘭圓的圓周上的凹面光柵、入射狹縫和傳感器。所述入射狹縫具有多個(gè)，每個(gè)入射狹縫與所述凹面光柵對(duì)應(yīng)形成一個(gè)光學(xué)入射角，經(jīng)入射狹縫入射的光線通過(guò)所述凹面光柵分光后成像在羅蘭圓上，所述傳感器具有多個(gè)，所述多個(gè)傳感器能夠采集全譜段的譜線，當(dāng)所述多個(gè)入射狹縫中其中一個(gè)通光時(shí)，其他入射狹縫封閉。本實(shí)用新型在羅蘭圓上設(shè)置多個(gè)入射狹縫，通過(guò)控制各個(gè)入射狹縫的通光時(shí)間，使得傳感器能夠在各個(gè)通光時(shí)間段采集到對(duì)應(yīng)譜段的光譜線，實(shí)現(xiàn)了凹面光柵和傳感器的分時(shí)復(fù)用，這就使得在成像譜面只需安置少量的傳感器即可實(shí)現(xiàn)全譜段的譜線采集，大大降低了光譜儀的成本。
【IPC分類】G01J3/02
【公開(kāi)號(hào)】CN204694348
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520421002
【發(fā)明人】廖波, 馬建州, 袁海軍, 顧德安
【申請(qǐng)人】無(wú)錫創(chuàng)想分析儀器有限公司
【公開(kāi)日】2015年10月7日
【申請(qǐng)日】2015年6月17日