光譜測(cè)試裝置及其測(cè)試方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種光譜測(cè)試裝置，包括：用于對(duì)待測(cè)光譜進(jìn)行分光的單色儀，其至少包括用于出射經(jīng)分光的待測(cè)光譜的出光狹縫；與出光狹縫相對(duì)設(shè)置的光譜放大器，其對(duì)經(jīng)由出光狹縫出射的經(jīng)分光的待測(cè)光譜進(jìn)行放大；及鄰近于光譜放大器設(shè)置的探測(cè)器，其用于探測(cè)經(jīng)放大的待測(cè)光譜。經(jīng)該光譜測(cè)試裝置測(cè)試的待測(cè)光譜探測(cè)信號(hào)強(qiáng)度高、分辨率高，且空間占有小，該光譜測(cè)試裝置未通過(guò)增加光柵刻線數(shù)及系統(tǒng)有效焦長(zhǎng)的方法來(lái)提高分辨率，制作簡(jiǎn)單、成本低。本發(fā)明專利技術(shù)還公開了利用上述光譜測(cè)試裝置的測(cè)試方法，包括步驟：?jiǎn)紊珒x對(duì)待測(cè)光譜進(jìn)行分光并經(jīng)由出光狹縫出射；光譜放大器放大經(jīng)出光狹縫出射的經(jīng)分光的待測(cè)光譜；探測(cè)器探測(cè)經(jīng)放大的待測(cè)光譜。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于光譜
，具體地講，涉及一種可實(shí)現(xiàn)寬光譜和高分辨率的光譜測(cè)試裝置及其測(cè)試方法。
技術(shù)介紹
光譜分析方法作為一種重要的分析手段，在科研、生產(chǎn)、質(zhì)控等方面，都發(fā)揮著極大的作用。而單色儀是一種常用并且重要的分光儀器。結(jié)合探測(cè)器等元件，可適用于單色光的產(chǎn)生、光譜分析和光譜特性測(cè)量等方面。通常分為有棱鏡單色儀和光柵單色儀。其中光柵單色儀應(yīng)用比較廣泛。光柵單色儀各項(xiàng)性能中，分辨率是表明光譜儀器分開波長(zhǎng)極為接近的二條譜線的能力，是光譜儀器極為重要的性能指標(biāo)之一。分辨率(R)依賴于光柵的分辨本領(lǐng)(光柵線數(shù)M)、系統(tǒng)的有效焦長(zhǎng)(譜儀焦距F)、設(shè)定的狹縫寬度(W)、系統(tǒng)的光學(xué)像差以及其它參數(shù)(R∝M·F/W)。因此，目前在提高單色儀分辨率方面，主要是通過(guò)增加光柵刻線數(shù)以及系統(tǒng)的有效焦長(zhǎng)兩種方法。但是，增加光柵刻線數(shù)不僅會(huì)引起光譜強(qiáng)度下降從而影響探測(cè)信號(hào)的強(qiáng)度，而且大大增加了光柵的制作難度；并且隨著光柵刻線數(shù)的增加，作用的有效光譜范圍也相應(yīng)降低。另一種增加系統(tǒng)的焦長(zhǎng)主要是通過(guò)增加空間長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前商業(yè)單色儀最高分辨率在可見光部分為0.0033nm，但是其焦距達(dá)到了1.9m，占據(jù)了較大的空間，并且價(jià)格昂貴。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，某些領(lǐng)域?qū)τ诠庾V分辨率的測(cè)試要求不斷增加，例如強(qiáng)激光光譜的測(cè)試。目前商業(yè)設(shè)備已經(jīng)很難達(dá)到測(cè)試要求，并且僅僅通過(guò)增加光柵刻線數(shù)及測(cè)試焦長(zhǎng)已經(jīng)不是直接有效的方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本專利技術(shù)提供了一種光譜測(cè)試裝置，該裝置在使用現(xiàn)有光柵單色儀的基礎(chǔ)上，兼具寬光譜和高分辨率的特性。為了達(dá)到上述專利技術(shù)目的，本專利技術(shù)采用了如下的技術(shù)方案：一種光譜測(cè)試裝置，包括：?jiǎn)紊珒x，至少包括出光狹縫，所述單色儀對(duì)待
測(cè)光譜進(jìn)項(xiàng)分光，經(jīng)分光的待測(cè)光譜經(jīng)由所述出光狹縫出射；光譜放大器，與所述出光狹縫相對(duì)設(shè)置，所述光譜放大器對(duì)經(jīng)由所述出光狹縫出射的所述經(jīng)分光的待測(cè)光譜進(jìn)行放大；探測(cè)器，鄰近于所述光譜放大器設(shè)置，所述探測(cè)器用于探測(cè)經(jīng)放大的待測(cè)光譜。進(jìn)一步地，所述光譜放大器為凸透鏡，所述單色儀的出光狹縫位于所述凸透鏡的一倍焦距與二倍焦距之間。進(jìn)一步地，所述光譜測(cè)試裝置還包括：光譜反射器，設(shè)置于所述光譜放大器與所述探測(cè)器之間，所述光譜反射器用于接收所述經(jīng)放大的待測(cè)光譜，并將所述經(jīng)放大的待測(cè)光譜反射至所述探測(cè)器。進(jìn)一步地，所述光譜反射器包括一個(gè)平面鏡，其中，所述經(jīng)放大的待測(cè)光譜經(jīng)由所述平面鏡反射至所述探測(cè)器。進(jìn)一步地，所述光譜反射器包括若干平面鏡，其中，所述經(jīng)放大的待測(cè)光譜經(jīng)由所述若干平面鏡反射至所述探測(cè)器。本專利技術(shù)的另一目的還在于提供一種上述光譜測(cè)試裝置的測(cè)試方法，所述光譜測(cè)試裝置包括單色儀、光譜放大器以及探測(cè)器，其中，所述測(cè)試方法包括步驟：所述單色儀對(duì)待測(cè)光譜進(jìn)行分光，經(jīng)分光的待測(cè)光譜經(jīng)由所述單色儀上的出光狹縫出射；所述光譜放大器對(duì)經(jīng)由所述出光狹縫出射的所述經(jīng)分光的待測(cè)光譜進(jìn)行放大；探測(cè)器探測(cè)經(jīng)放大的待測(cè)光譜。進(jìn)一步地，所述光譜放大器為凸透鏡，所述單色儀的出光狹縫位于所述凸透鏡的一倍焦距與二倍焦距之間。進(jìn)一步地，所述光譜測(cè)試裝置還包括設(shè)置于所述光譜放大器與所述探測(cè)器之間的光譜反射器，其中，在所述探測(cè)器探測(cè)經(jīng)放大的待測(cè)光譜之前，所述光譜測(cè)試方法還包括步驟：光譜反射器接收所述經(jīng)放大的待測(cè)光譜，并將所述經(jīng)放大的待測(cè)光譜反射至所述探測(cè)器。進(jìn)一步地，所述光譜反射器包括一個(gè)平面鏡，其中，所述經(jīng)放大的待測(cè)光譜經(jīng)由所述平面鏡反射至所述探測(cè)器。進(jìn)一步地，所述光譜反射器包括若干平面鏡，其中，所述經(jīng)放大的待測(cè)光譜經(jīng)由所述若干平面鏡反射至所述探測(cè)器。與現(xiàn)有技術(shù)中單色儀與探測(cè)器直接相連的裝置相比，本專利技術(shù)通過(guò)在單色儀
和探測(cè)器之間增加光譜放大器和光譜反射器，不僅提高了光譜探測(cè)信號(hào)，繼而提高了光譜分辨率，還減小了光譜測(cè)試裝置的空間占有量；與現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)單色儀的增加光柵刻線數(shù)或系統(tǒng)的有效焦長(zhǎng)的方法來(lái)提高分辨率相比，該種光譜測(cè)試裝置的制備更為簡(jiǎn)單，成本更低。附圖說(shuō)明通過(guò)結(jié)合附圖進(jìn)行的以下描述，本專利技術(shù)的實(shí)施例的上述和其它方面、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚，附圖中：圖1是根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施例的光譜測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施例的光譜反射器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施例的光譜測(cè)試裝置的光譜測(cè)試結(jié)果對(duì)比圖。具體實(shí)施方式以下，將參照附圖來(lái)詳細(xì)描述本專利技術(shù)的實(shí)施例。然而，可以以許多不同的形式來(lái)實(shí)施本專利技術(shù)，并且本專利技術(shù)不應(yīng)該被解釋為限制于這里闡述的具體實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例是為了解釋本專利技術(shù)的原理及其實(shí)際應(yīng)用，從而使本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員能夠理解本專利技術(shù)的各種實(shí)施例和適合于特定預(yù)期應(yīng)用的各種修改。在附圖中，為了清楚起見，可以夸大元件的形狀和尺寸，并且相同的標(biāo)號(hào)將始終被用于表示相同或相似的元件。圖1是根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施例的光譜測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施例的光譜反射器的結(jié)構(gòu)示意圖。參照?qǐng)D1和圖2，根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施例的光譜測(cè)試裝置包括依次并列設(shè)置的單色儀10、光譜放大器20、光譜反射器30及探測(cè)器40；其中，單色儀10至少包括入光狹縫11和出光狹縫12，探測(cè)器40至少包括接收狹縫41。具體地，光譜放大器20位于出光狹縫12外，并與出光狹縫12相對(duì)設(shè)置，其用以接收經(jīng)出光狹縫12出射的經(jīng)單色儀10分光的待測(cè)光譜，并經(jīng)光譜放大器20對(duì)經(jīng)分光的待測(cè)光譜進(jìn)行放大、光譜反射器30對(duì)經(jīng)放大的待測(cè)光譜進(jìn)行反射后，在接收狹縫41處進(jìn)行接收。在使用上述光譜測(cè)試裝置時(shí)，首先，入射光經(jīng)入光狹縫11入射至單色儀10內(nèi)并進(jìn)行分光，經(jīng)分光的待測(cè)光譜匯聚至出光狹縫12處并出射，該過(guò)程為本領(lǐng)域技術(shù)人員慣用的利用單色儀10所進(jìn)行的分光操作，此處不對(duì)該具體過(guò)程進(jìn)行
贅述。然后，光譜放大器20對(duì)經(jīng)由出光狹縫11出射的經(jīng)分光的待測(cè)光譜進(jìn)行放大。第三步為光譜反射器30接收經(jīng)放大的待測(cè)光譜，并將經(jīng)放大的待測(cè)光譜反射至探測(cè)器40。最后，探測(cè)器50探測(cè)經(jīng)放大的待測(cè)光譜。值得說(shuō)明的是，在圖1和圖2中，帶有箭頭的線段表示待測(cè)光譜的傳播方向，而虛線框內(nèi)表示的光譜反射器30的待測(cè)光譜傳播方向并未是實(shí)際傳播路徑，此時(shí)的待測(cè)光譜實(shí)際傳播路徑如圖2中所示，即經(jīng)由光譜放大器20出射的放大的待測(cè)光譜在光譜反射器30內(nèi)部發(fā)生反射，再傳播至探測(cè)器40的接收狹縫41處。在本實(shí)施例中，為達(dá)到上述目的，光譜放大器20采用凸透鏡，同時(shí)，利用凸透鏡成像規(guī)律，將該凸透鏡放置在出光狹縫12外且與出光狹縫12相對(duì)的位置處，并保證出光狹縫12位于該凸透鏡的一倍焦距(f)與二倍焦距(2f)之間，從而經(jīng)出光狹縫12出射的經(jīng)單色儀10分光后的待測(cè)光譜經(jīng)過(guò)該凸透鏡后會(huì)在期另一側(cè)的二倍焦距(2f)以外形成放大、倒立的實(shí)像，即呈現(xiàn)出放大的待測(cè)光譜，該放大的待測(cè)光譜經(jīng)過(guò)光譜反射器30反射后，探測(cè)器40繼而接收該放大的待測(cè)光譜并進(jìn)行探測(cè)，從而達(dá)到了在探測(cè)器40相同探測(cè)區(qū)域下，接收狹縫41收集的光譜信號(hào)更加精細(xì)的目的，因此實(shí)現(xiàn)了較高的光譜分辨率。一般在凸透鏡二倍焦距(2f)以外形成的放大的待測(cè)光譜距離該凸透鏡的位置較遠(yuǎn)，也就是說(shuō)，這會(huì)導(dǎo)致探測(cè)器40與單色儀10之間距離較遠(yuǎn)，在使用該裝置時(shí)，對(duì)于空間要求更高。為了縮短成像距離，光譜反射器30至少包括一個(gè)平面鏡，平面鏡使得經(jīng)由光譜放大器20呈現(xiàn)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種光譜測(cè)試裝置，其特征在于，包括：?jiǎn)紊珒x，至少包括出光狹縫，所述單色儀對(duì)待測(cè)光譜進(jìn)行分光，經(jīng)分光的待測(cè)光譜經(jīng)由所述出光狹縫出射；光譜放大器，與所述出光狹縫相對(duì)設(shè)置，所述光譜放大器對(duì)經(jīng)由所述出光狹縫出射的所述經(jīng)分光的待測(cè)光譜進(jìn)行放大；探測(cè)器，鄰近于所述光譜放大器設(shè)置，所述探測(cè)器用于探測(cè)經(jīng)放大的待測(cè)光譜。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種光譜測(cè)試裝置，其特征在于，包括：?jiǎn)紊珒x，至少包括出光狹縫，所述單色儀對(duì)待測(cè)光譜進(jìn)行分光，經(jīng)分光的待測(cè)光譜經(jīng)由所述出光狹縫出射；光譜放大器，與所述出光狹縫相對(duì)設(shè)置，所述光譜放大器對(duì)經(jīng)由所述出光狹縫出射的所述經(jīng)分光的待測(cè)光譜進(jìn)行放大；探測(cè)器，鄰近于所述光譜放大器設(shè)置，所述探測(cè)器用于探測(cè)經(jīng)放大的待測(cè)光譜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光譜測(cè)試裝置，其特征在于，所述光譜放大器為凸透鏡，所述單色儀的出光狹縫位于所述凸透鏡的一倍焦距與二倍焦距之間。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光譜測(cè)試裝置，其特征在于，所述光譜測(cè)試裝置還包括：光譜反射器，設(shè)置于所述光譜放大器與所述探測(cè)器之間，所述光譜反射器用于接收所述經(jīng)放大的待測(cè)光譜，并將所述經(jīng)放大的待測(cè)光譜反射至所述探測(cè)器。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光譜測(cè)試裝置，其特征在于，所述光譜反射器包括一個(gè)平面鏡，其中，所述經(jīng)放大的待測(cè)光譜經(jīng)由所述平面鏡反射至所述探測(cè)器。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光譜測(cè)試裝置，其特征在于，所述光譜反射器包括若干平面鏡，其中，所述經(jīng)放大的待測(cè)光譜經(jīng)由所述若干平面鏡反射至所述探測(cè)器。6.一種光譜測(cè)試裝置的測(cè)試...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張敏，張志強(qiáng)，田飛飛，劉磊，鄭樹楠，周桃飛，徐科，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：江蘇;32