專利名稱：一種光譜儀的制作方法
技術領域：
一種光譜儀
技術領域：
本實用新型屬于光譜輻射測試領域，具體涉及一種光譜儀。
背景技術：
光譜儀是分析光譜功率分布的重要儀器，廣泛用于顏色測量、化學分析等領域。現(xiàn) 有的機械掃描式光譜儀包括兩種類型單單色儀光譜儀和由兩個單色儀串聯(lián)組成的雙單色 儀光譜儀。 單色儀光譜儀的一般結構及原理為被測光束通過入射狹縫進入單色儀，經(jīng)準直 鏡后形成平行光，平行光投射到衍射光柵上，分散成各種不同波長成分的平行光，再由會聚 鏡將某一波長成份的單色光會聚到出射狹縫后的單通道光電探測器表面。測量過程中，通 過機械裝置旋轉(zhuǎn)衍射光柵，實現(xiàn)波長逐一掃描。 一般情況下，紫外等短波部分的光譜功率較 低，使用單單色儀光譜儀測量紫外等短波部分的光譜功率時，長波部分形成的雜散光水平 較高，導致測量誤差較大。 雙單色儀光譜儀由兩個單色儀串接而成，經(jīng)第一單色儀分光后的單色光由第一單 色儀的出射狹縫(即第二單色儀的入射狹縫)進入第二單色中，被進一步分為帶寬更窄的 單色光。這種兩次分光的結構雖然降低了雜散光的影響，但存在如下缺陷兩個單色儀的光 柵必須同步轉(zhuǎn)動，而由于工藝上的限制，同步轉(zhuǎn)動存在一定的精度誤差，從而引起總的測量 誤差和測量延遲；待測光信號經(jīng)歷兩次分光，到達探測器表面的單色光信號較弱，光譜儀的 靈敏度較低。

實用新型內(nèi)容
為克服上述困難，本實用新型提供一種雜散光水平低、無機械同步要求、靈敏度較 高的光譜儀。 為達到上述目的，本發(fā)明所采取的技術方案是 —種光譜儀，包括機殼，機殼內(nèi)至少包括兩個或兩個以上單色儀和探測器，其特征 在于第一單色儀的單色光輸出波段與第二單色儀的單色光輸出波段部分交疊，且第一單 色儀的輸出單色光波長相對較短；第一探測器接收從第一單色儀的第一出射狹縫出射的單 色光，第二探測器接收從第二單色儀的第二出射狹縫出射的單色光；且每個探測器的響應 范圍的長波側(cè)略大于所對應的單色儀的單色光輸出最大波長。 通過上述設置，第一單色儀輸出波長相對較短的單色光，第二單色儀輸出波長相 對較長的單色光，短波段和長波段的光譜分別在兩個單色儀中處理，并且第一探測器僅對 短波段的光輻射響應，而對長波段的光輻射不產(chǎn)生響應，這大幅減小了長波光輻射對短波 段光譜測量的影響，降低雜散光水平；第一單色儀和第二單色儀均為獨立工作，兩個光柵不 需要精確同步轉(zhuǎn)動，不存在機械同步問題；短波段和長波段分別在第一單色儀和第二單色 儀中只經(jīng)歷一次分光，單色光的信號較強，光譜儀靈敏度提高。 上述光譜儀中還可包括第三單色儀和第三探測器，第三單色儀的單色光輸出波段與第二單色儀的單色光輸出波段部分交疊，且第三單色儀的輸出單色光波長相對較長；第三探測器接收第三單色儀的輸出單色光。例如，本實用新型的光譜儀的波長測量范圍是從紫外到近紅外，則由第一單色儀和第一探測器實現(xiàn)紫外部分光譜的測量，由第二單色儀和第二探測器實現(xiàn)可見光部分光譜測量，由第三單色儀和第三探測器實現(xiàn)近紅外光譜的測 上述光譜儀中除了第三單色儀外還可以在包括第四單色儀，第四單色儀的單色光輸出波段與第三單色儀的單色光輸出波段部分交疊，且第四單色儀的輸出單色光波長相對第三單色儀較長；第四探測器接收第四單色儀的輸出單色光。 上述光譜儀中的各個單色儀由分叉光纖得到采集光信號，將采集光信號傳輸?shù)礁鱾€單色儀，所述分叉光纖在分叉點分開，形成與單色儀相同數(shù)目的獨立支光纖，每根支光纖都通過連接器光學耦合到對應單色儀的入光口 。 上述光譜儀的波長范圍為紫外_可見波段或者紫外_可見_近紅外波段，第一單色儀的單色光輸出波段為紫外波段或紫外到部分可見光波段。第一單色儀獨立處理紫外以及紫外到部分可見光等短波段的光譜，并且與第一單色儀相連接的第一探測器僅對紫外或紫外到部分可見的短波段光響應，而對長波段的光輻射信號不產(chǎn)生響應，能夠大幅減小長波段的光輻射對短波段的雜散光影響。 上述的分叉光纖為石英光纖。石英光纖可傳輸紫外、可見、紅外等各個波段。兩根支光纖的傳輸波段可以一致，也可以根據(jù)所連接的單色儀的分光范圍不同而不同，第一支光纖的傳輸波段為紫外到可見波段，第二支光纖的傳輸波段為可見到近紅外波段。兩根獨立的支光纖只傳輸相應波長范圍的光信號，使進入第一單色儀和第二單色儀的入射光基本滿足兩單色儀的輸出光范圍要求。 上述第一單色儀和/或第二單色儀的分光裝置前設有帶通濾色片，所述帶通濾色片的帶通波段略大于其所在的單色儀的單色光輸出波段。單色儀分光裝置前設置的帶通濾色片對進入單色儀的光信號進一步過濾，降低雜散光的影響。 上述第二單色儀、第三單色儀或/和第四單色儀的分光裝置前設有帶通色輪，色
輪上均布一組帶通濾色片，所述帶通色輪上的帶通濾色片的導通波段首尾交疊且覆蓋所在
的單色儀的單色光輸出波段。這一技術方案也進一步降低了雜散光干擾。 本實用新型的有益效果是，利用兩個或多個單色儀分波段處理被測光，且短波段
單色儀對應的探測器對長波段的光輻射不產(chǎn)生響應，光譜儀的雜散光水平大幅降低，尤其
是降低了長波段光輻射對短波段的影響；各個單色儀獨立工作，避免了光柵精確同步的問
題，并且能夠保持較高的光譜儀靈敏度。


圖1為本實用新型的一個實施例示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型的光譜儀包括機殼10、分叉光纖1、第一單色儀2、第二單色儀3、第一探測器4、第二探測器5、第一微處理器6、第二微處理器7、上位機8。分叉光纖1在分叉點分開，形成兩根獨立的第一支光纖1-1和第二支光纖1-2。第一支光纖1-1通過機殼10上的第一連接器2-1與第一單色儀2的第一入光口 2-2光學耦合；第一探測器4接收來自第一單色儀2的第一出射狹縫2-9的單色光，第一探測器4和第一平面光柵2-6的驅(qū)動裝置2-7與第一微處理器6電連接。在本實施例中，第一單色儀2輸出200nm-450nm之間的紫外光，第一探測4器的光譜靈敏度在200nm-500nm之間。第二支光纖1_2通過機殼10上的第二連接器3-1與第二單色儀3的第二入光口 3-2光學耦合；第二入光口 3-2與第二準直鏡3-5之間設有第二帶通色輪3-3，第二探測器5接收來自第二單色儀3的第二出射狹縫3-9的單色光，在本實施例中，第二單色儀3輸出400nm-800之間的可見光。第二帶通色輪的驅(qū)動裝置3-4與第二微處理器7電連接；第二平面光柵3-6的驅(qū)動裝置3-7、第二探測器5與第二微處理器6電連接。第一微處理器6、第二微處理器7與上位機8電連接。圖中所示的3-8是第二會聚鏡。 被采集的光信號隨分叉光纖1在分叉點分開后形成兩獨立光線在第一支光纖1-1和第二支光纖1-2中傳輸，通過對應的連接器與入光口耦合，分別進入第一單色儀1或第二單色儀2。在本實施例中，第一單色儀2和第二單色儀3內(nèi)部結構相似。以第一單色儀2為例說明單色儀工作過程光線進入第一單色儀2中，投射到第一準直鏡2-5上，第一準直鏡2-5將入射光準直為平行光，平行光入射到第一光柵2-6的表面，第一光柵2-6分光后形成平行的單色光入射到第一會聚鏡2-8上，經(jīng)第一會聚鏡2-8的會聚作用后，再通過第一出射狹縫2-9照射在第一探測器4上。第一探測器4將單色光信號轉(zhuǎn)化為電信號，傳遞給第一微處理器6。測量過程中，第一微處理器6控制第一光柵2-6的驅(qū)動裝置2-7，促使第一光柵2-6旋轉(zhuǎn)而達到單色光波長逐一掃描的目的。第一微處理器6和第二微處理器7分別將第一單色儀2輸出的短波段的光譜信息和第一光柵2-6單色儀3輸出的長波段光譜信息傳遞給上位機8，上位機8通過專門的軟件合成完整的全光譜信息。
權利要求一種光譜儀，包括機殼(10)，機殼(10)內(nèi)至少包括兩個或兩個以上單色儀和探測器，其特征在于第一單色儀(2)的單色光輸出波段與第二單色儀(3)的單色光輸出波段部分交疊，且第一單色儀(2)的輸出單色光波長相對較短；第一探測器(4)接收從第一單色儀(2)的第一出射狹縫(2-9)出射的單色光，第二探測器(5)接收從第二單色儀(2)的第二出射狹縫(3-9)出射的單色光；且每個探測器(4，5)的響應范圍的長波側(cè)略大于所對應的單色儀(2，3)的單色光輸出最大波長。
2. 根據(jù)權利要求l所述的光譜儀，其特征在于包括第三單色儀和第三探測器，第三單 色儀的單色光輸出波段與第二單色儀(3)的單色光輸出波段部分交疊，且第三單色儀的輸 出單色光波長相對較長；第三探測器接收第三單色儀的輸出單色光。
3. 根據(jù)權利要求l所述的光譜儀，其特征在于包括第四單色儀和第四探測器，第四單 色儀的單色光輸出波段與第三單色儀的單色光輸出波段部分交疊，且第四單色儀的輸出單 色光波長相對第三單色儀較長；第四探測器接收第四單色儀的輸出單色光。
4. 根據(jù)權利要求1或2或3所述的光譜儀，其特征在于由分叉光纖(1)將采集光信 號傳輸?shù)礁鱾€單色儀(2，3)，所述分叉光纖(1)在分叉點分開，形成與單色儀相同數(shù)目的獨 立支光纖(1-1， 1-2)，每根支光纖(1-1， 1-2)通過連接器(2-1 ，3-1)光學耦合到對應單色儀 (2， 3)的入光口 (2-2， 3-2)。
5. 根據(jù)權利要求1或2或3所述的光譜儀，其特征在于所述的分叉光纖(1)為石英光纖。
6. 根據(jù)權利要求1或2或3所述的光譜儀，其特征在于所述光譜儀的波長測量范圍為 紫外到可見范圍或者紫外到近紅外，第一單色儀(2)的單色光輸出波段為紫外波段或紫外 到部分短波可見光波段。
7. 根據(jù)權利要求1或2或3所述的光譜儀，其特征在于所述第一單色儀(2)、第二單色 儀(3)和/或第三單色儀的分光裝置前設有帶通濾色片，所述帶通濾色片的帶通波段略大 于其所在的單色儀的單色光輸出波段。
專利摘要本實用新型公開了一種光譜儀，在外殼中至少包括兩個或兩個以上單色儀和探測器，各單色儀的單色光輸出波段首尾交疊，單色儀的輸出單色光被對應的探測器接收，每個探測器的響應范圍的長波側(cè)略大于所對應的單色儀的單色光輸出最大波長。本實用新型通過兩個或以上單色儀分別處理各個波段單色光，降低了雜散光水平，尤其是長波段對短波段的影響；兩單色儀獨立工作的方式避免了光柵精確同步的問題，且保持了較高的光譜儀靈敏度。
文檔編號G01J3/12GK201476880SQ20092019241
公開日2010年5月19日 申請日期2009年9月7日 優(yōu)先權日2009年9月7日
發(fā)明者潘建根 申請人:杭州遠方光電信息有限公司