[发明专利]简单稳定的傅立叶光谱仪

说明书

技术领域

本发明涉及科学仪器，尤其是一种光谱仪器。

背景技术

光谱仪是一种重要而常用的科学仪器，用于对光源和物质进行精密的分析。为了提高仪器的分析灵敏度、精度和速度等性能，不断有人采用新的技术和器件改进光谱仪。

如王柯敏等设计的发明专利(CCD光栅集成全波长光谱仪，专利号CN01114410.6)，温志渝等设计的发明专利(集成化微型光谱仪，专利号CN02119512.9)，袁洪福等设计的发明专利(在线近红外光谱仪，申请号CN02125852.X)，刘木清设计的发明专利(手持式光谱仪，申请号CN01254633.X)，刘木清等设计的发明专利(一种0.7-1.7微米波段的近红外光谱仪，申请号CN03270366.X)。在上述设计均为光栅光谱仪，采用光栅和CCD(电荷耦合器件)作为来提高光谱仪的性能。CCD具有快速的优点，但相对于光电倍增管等其他光电器件，CCD的灵敏度要低很多，在分析某些物质成分时仍显不足。反之，傅立叶光谱仪具有高灵敏度的特点，但需要精密的运动部件，结构复杂，测量速度缓慢。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，实现一种既具高速度，又具高灵敏度，还不需运动部件，不需要调整的新型光谱仪。

为了解决上述技术问题，本发明提出的第一种技术方案如下：

一种简单稳定的傅立叶光谱仪，包括一个分束棱镜和阵列式光敏器件，所述分束棱镜为一种近似直角分束棱镜，包括第一和第二两个互成夹角的镀有反射膜的平面A和B，此夹角为近似直角的锐角，大于89°且小于90°，第二个镀有反射膜的平面B与分束面之间的夹角为45°；所述的分束棱镜置于被测平行光的光路上，其第二个镀有反射膜的平面B与光路垂直，被测平行光到达所述分束棱镜之后，分成两部分，一部分透过分束面到第二个镀有反射膜的平面B，由其反射后再由分束面反射达到阵列式光敏器件，另一部分光由分束面反射到达第一个镀有反射膜的平面A，经其反射后透过分束面达到阵列式光敏器件。

上述的傅立叶光谱仪，阵列式光敏器件可以是线阵CCD、面阵CCD、面阵CMOS图像传感器或微通道阵列光电倍增管PMT。

本发明提出的第二种技术方案如下：

一种简单稳定的傅立叶光谱仪，包括一个分束棱镜和阵列式光敏器件，所述分束棱镜为一种近似直角分束棱镜，包括第一和第二两个互成夹角的镀有反射膜的平面A和B，此夹角为近似直角的锐角，大于89°且小于90°；所述的分束棱镜置于被测平行光的光路上，其第二个镀有反射膜的平面B与被测平行光光路延伸方向之间的夹角大于89°且小于90°，被测平行光到达所述分束棱镜之后，分成两部分，一部分透过分束面到第二镀有反射膜的平面B，由其反射后再由分束面反射达到阵列式光敏器件，另一部分光由分束面反射到达第一镀有反射膜的平面A，经其反射后透过分束面达到阵列式光敏器件。

上述的傅立叶光谱仪，阵列式光敏器件可以面阵CCD、面阵CMOS图像传感器或微通道阵列光电倍增管PMT。

本发明本发明改进麦克耳逊干涉仪的设计，以一个近似直角分束棱镜一个部件，替代在麦克耳逊干涉仪中的分束镜和两面反射镜，在分束棱镜的两个相邻的透射面镀上反射膜，并将其中之一或两面有意制成一定的倾斜度。以阵列式光敏器件，如CCD或CMOS图像传感器作为光电信号检测器件，作为接收器件，使得光敏器件的每个(列)象素接收到从两个反射面反射回来的光束的光程差都不同，阵列式光电器件在接收到不同光程差的干涉信号后，通过傅立叶变换，可以实现光谱测量。此种设计，使得光谱仪的结构大大简化，不需运动部件，不需要调整，即可实现高速度高灵敏度光谱分析。

附图说明

图1为本发明实施例1的光路原理图。

图2为本发明实施例2的光路原理图。

附图标记：

1为分束棱镜    2为阵列式光敏器件

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。

本发明傅立叶光谱仪的实施例一：

如图1所示，本发明实施例一采用分束棱镜为一种近似直角分束棱镜，包括第一A和第二B两个互成夹角的镀有反射膜的平面，此夹角为近似直角的锐角，大于89°且小于90°，例如可以为89.5°，第二个镀有反射膜的平面B与分束面之间的夹角为45°。