專利名稱：光柵傅立葉光譜儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及科學儀器，尤其是一種光譜儀器。
背景技術：
光譜儀是一種重要而常用的科學儀器，用于對光源和物質進行精密的分析。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和器件改進光譜儀。
如王柯敏等設計的發明專利(CCD閃爍光柵集成全波長光譜儀，專利號CN01114410.6)，溫志渝等設計的發明專利(集成化微型光譜儀，專利號CN02119512.9)，袁洪福等設計的發明專利(在線近紅外光譜儀，申請號CN02125852.X)，劉木清設計的發明專利(手持式光譜儀，申請號CN01254633.X)，劉木清等設計的發明專利(一種0.7-1.7微米波段的近紅外光譜儀，申請號CN03270366.X)。在上述設計均為閃爍光柵光譜儀，采用閃爍光柵和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，在分析某些物質成分時仍顯不足。反之，傅立葉光譜儀具有高靈敏度的特點，但需要精密的運動部件，結構復雜，測量速度緩慢。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服上述現有技術的不足，提供一種結構簡單，既具高速度，又具高靈敏度，還不需運動部件的新型光譜儀。本發明同時采用了閃爍光柵和傅立葉變換技術(麥克耳遜干涉儀)。
本發明采用如下的技術方案一種光柵傅立葉光譜儀，包括將入射光分成透射光和反射光兩個光束的分束鏡，在兩束光的光路上分別設置兩個反射面，透射光經過設置在光路上的反射面的反射后，由分束鏡后背反射面反射后到達陣列式光敏器件，反射光經過設置在光路上的反射面的反射后，透過分束鏡，到達陣列式光敏器件。兩個反射面中的任意一個由平面反射鏡構成，另一個由閃爍光柵構成。
本發明還可以采用如下的技術方案兩個反射面均由閃爍光柵構成。
本發明利用一個或兩個閃爍光柵代替麥克耳遜干涉儀中的一個或兩個反射鏡，以陣列式光敏器件作為光電信號檢測器件，構造了一種光柵傅立葉光譜儀，此種光譜儀具有結構簡單，速度高，靈敏度高，還不需運動部件的優點。
圖1為本發明的實施例一的光學原理圖。
附圖標記
1為閃爍光柵2為分束(光)鏡3為平面反射鏡4為陣列式光敏器件圖2為本發明的實施例二的光學原理圖。
附圖標記1為閃爍光柵2為分束(光)鏡3為閃爍光柵 4為陣列式光敏器件具體實施方式
下面結合附圖對本發明作詳細說明。
本發明閃爍光柵傅立葉分光方法與光譜儀的實施例一如圖1所示，被測平行光通過分束鏡2分成兩部分，一部分透過分束鏡2到達平面反射鏡3，由平面反射鏡3反射后再由反射鏡反射達到陣列式光敏器件4；另一部分光反射到閃爍光柵1，經過閃爍光柵1反射后再透過分束鏡2達到陣列式光敏器件4，但這一部分光的光程各不相同，因而與前面所述的一部分光在陣列式光敏器件4的發生干涉時，陣列式光敏器件4測得波長不同的最大干涉強度光，通過對陣列式光敏器件4得到的光電信號進行傅立葉變換，便可得到被測光的頻譜。
陣列式光敏器件可以采用線陣的CCD光敏傳感器，也可以采用面陣的CCD光敏(圖像)傳感器或CMOS光敏(圖像)傳感器，如敏通公司的13V5H等，也可以采用其他的面陣光敏(圖像)傳感器，如陰極射線管(CRT)等。
在采用面陣光敏(圖像)傳感器時，與閃爍光柵刻槽方向相同(或說接收同一刻槽反射光)象素檢測到的信號可以疊加之后再進行傅立葉變換，可以大幅度提高光譜儀的靈敏度和光譜幅值的精度。
本發明的另一種實現方式是將實施例一的平面反射鏡3和閃爍光柵1位置互換，其他部件與實施例一相同。
本發明閃爍光柵傅立葉分光方法與光譜儀的實施例二如圖2所示，被測平行光通過分束鏡2分成兩部分，一部分透過分束鏡2到達閃爍光柵3，由閃爍光柵3反射后再由反射鏡反射達到陣列式光敏器件4，由于閃爍光柵3的各個刻槽的反射面不在同一個平面上，各個刻槽的反射面所反射光的光程就不一樣；另一部分光反射到閃爍光柵1，經過閃爍光柵1反射后再透過分束鏡2達到陣列式光敏器件4，但這一部分光的光程也各不相同，因而與前面所述的一部分光在陣列式光敏器件4的發生干涉時，陣列式光敏器件4各個象素點最大干涉強度光的波長不同，通過對陣列式光敏器件4各個象素點得到的光電信號進行傅立葉變換，便可得到被測光的頻譜。
陣列式光敏器件可以采用面陣的CCD光敏(圖像)傳感器或CMOS光敏(圖像)傳感器，如敏通公司的13V5H等，也可以采用其他的面陣光敏(圖像)傳感器，如陰極射線管(CRT)等。
通過適當調整，可以使得面陣光敏(圖像)傳感器每個象素點得到不同波長的最大干涉強度光，因而本實施例可以比實施例一提高幾個量級的波長分辨率。
需要說明的是，本發明屬于一種組合發明，是一種在技術應用上具有創新性的發明，其中所涉及的閃爍光柵和光敏(圖像)傳感器等，都屬于已有技術并且已有多種形式和應用。在此不對其細部特征再作敘述。
此外，這里以本發明的實施例為中心展開了詳細的說明，所描述的優選方式或某些特性的具體體現，應當理解為本說明書僅僅是通過給出實施例的方式來描述本發明，實際上在組成、構造和使用的某些細節上會有所變化，包括部件的組合和組配，這些變形和應用都應該屬于本發明的范圍內。
權利要求
1.一種光柵傅立葉光譜儀，其特征在于，包括將入射光分成透射光和反射光兩個光束的分束鏡，在兩束光的光路上分別設置兩個反射面，透射光經過設置在光路上的反射面的反射后，由分束鏡后背反射面反射后到達陣列式光敏器件，反射光經過設置在光路上的反射面的反射后，透過分束鏡，到達陣列式光敏器件，其特征在于，兩個反射面中的任意一個由平面反射鏡構成，另一個由閃爍光柵構成。
2.根據權利要求1所述光柵傅立葉光譜儀，其特征在于，所述陣列式光敏器件為線陣CCD或面陣CCD。
3.根據權利要求1所述光柵傅立葉光譜儀，其特征在于，所述陣列式光敏器件為面陣CMOS光敏傳感器。
4.根據權利要求1所述光柵傅立葉光譜儀，其特征在于，所述陣列式光敏器件為陰極射線管圖像傳感器。
5.一種光柵傅立葉光譜儀，其特征在于，包括將入射光分成透射光和反射光兩個光束的分束鏡，在兩束光的光路上分別設置兩個閃爍光柵，透射光經過設置在與其同一光路上的閃爍光柵的反射后，由分束鏡后背反射面反射后到達陣列式光敏器件，反射光經過設置在與其同一光路上的另一個閃爍光柵的反射后，透過分束鏡，到達陣列式光敏器件。
6.根據權利要求5所述光柵傅立葉光譜儀，其特征在于，所述陣列式光敏器件為面陣CCD。
7.根據權利要求5所述光柵傅立葉光譜儀，其特征在于，所述陣列式光敏器件為面陣CMOS光敏傳感器。
8.根據權利要求5所述光柵傅立葉光譜儀，其特征在于，所述陣列式光敏器件為陰極射線管圖像傳感器。
全文摘要
本發明屬于光譜儀技術領域，公開了一種光柵傅立葉光譜儀，將光柵技術和傅立葉變換技術(麥克耳遜干涉儀)相結合，實現了一種既具高速度，又具高靈敏度和高分辨率，還不需運動部件的新型光譜儀。
文檔編號G01J3/18GK1851521SQ20061001383
公開日2006年10月25日 申請日期2006年5月24日 優先權日2006年5月24日
發明者林凌, 李剛 申請人:天津大學