[发明专利]一种微小型光纤光谱仪狭缝的制作方法

说明书

本申请是下述申请的分案申请。

原申请申请日：2005.4.27

原申请申请号：200510016752.8

原申请名称：微小型光纤光谱仪的结构及其狭缝的制作方法

技术领域：

本发明属于微光机电系统领域，涉及微小型光纤光谱仪的结构及其狭缝制作方法。

背景技术：

光谱仪是光学仪器的重要组成部分之一，能对物质的结构和成分进行测量和分析的基本设备，具有分析精度高、测量范围大、速度响应快等优点，广泛应用于医学、化学、地质学、物理及天文学等学科的研究中。而现代光谱仪技术开始于二战期间的工业应用。在1940年，Arnold Beckman制作出了叫做Beckman DU的仪器被认为是第一台商业用的紫外-可见光分光光度计。随着其性能的不断提高、功能的不断完善，仪器的体积也变的笨重庞大，虽然它们可以满足实验室内的高精度科学分析的需要，但是在实验室以外的应用将受到限制。

微小型光纤光谱仪的设计由于空间的限制，对于结构应尽量简单化。但是，对于微小型光纤光谱仪，一些问题就产生了，例如采用透射式准直和成像系统中的色差的影响使得光谱仪器无法得到平直的光谱面，和自准成像系统中则产生二次衍射和多次衍射现象。一旦光谱仪小型化之后就会带来分辨率下降的问题，光学元件及其机构的加工和装配的复杂化。商业用的微小型光纤光谱仪的要求光谱仪必须快速装配，牢固抗震。

发明内容：

为了解决背景技术中微小型光纤光谱仪存在二次衍射、多次衍射和分辨率低、空间结构复杂、加工和装配复杂、抗震性差、接口通用性差及机械狭缝不能适用于微小型光纤光谱仪等问题，本发明的目的将要提供一种基于经典Czerny-Turner结构的微小型光纤光谱仪及其制作方法。

本发明微小型光纤光谱仪如图所示，包括：在支架本体上有安装槽、第一螺纹孔、第一槽、第二槽、光阑、第三槽、第四槽、台阶面、入口、第二螺纹孔、第三螺孔、出口、压盖、成像反射镜、准直反射镜、光栅、狭缝；其中在支架本体上的安装槽、第一槽、第二槽、第三槽和第四槽与第一螺纹孔轴线相互平行，并且垂直于支架的上表面；入口的轴线与第二槽的底面相交；第一槽位于安装槽与第二槽之间，且第一槽的底面与出口相对；支架的上表面与下表面相互平行；靠近第二槽的光阑的侧面与第二槽的底面平行，光阑的工作面与第四槽靠近出口处的侧面平行；台阶面与第四槽靠近入口的一个侧面相交；入口和第二螺纹孔两者的轴线相互平行，并且垂直于支架靠近入口的一个侧面；第三槽靠近出口；第三螺孔轴线与出口相互平行，并且垂直于支架靠近出口的一个侧面；成像反射镜的安装面安置在第一槽内，准直反射镜的安装面安置在第二槽内，光栅的安装面安置在第四槽内，由成像反射镜、准直反射镜和光栅三者的工作面形成一个光谱仪的光学系统；压盖安置在安装槽内，狭缝安置在压盖内。

狭缝采用下述方法制作：

a.首先对硅材料的狭缝坯体进行氧化，在狭缝坯体上形成二氧化硅层；

b.对步骤a中有二氧化硅层的狭缝坯体进行涂胶，然后在狭缝坯体上光刻形成带凹坑图形，则完成带凹坑图形和光刻胶层的狭缝坯体制作；

c.对步骤b中带图形光刻胶层的狭缝坯体用氢氟酸腐蚀未被光刻胶掩盖保护的二氧化硅层，并将上述光刻胶层去胶，则在狭缝坯体上形成带凹坑图形的二氧化硅层；

d.对步骤c中的狭缝坯体进行涂胶，在狭缝坯体上光刻形成带狭缝孔图形，则完成带狭缝孔图形和光刻胶层的狭缝坯体制作；

e.对步骤d中利用电感耦合等离子刻蚀狭缝坯体图形，得到一定深度不通透沟槽的狭缝坯体，或利用湿法腐蚀工艺制作，则完成不通透沟槽的狭缝坯体的制作；

f.对步骤e中得到的不通透沟槽的狭缝坯体去胶，则完成带有不通透沟槽、凹坑图形和二氧化硅层的狭缝坯体的制作；

g.对步骤f中不通透沟槽、凹坑图形和二氧化硅层的狭缝坯体利用电感耦合等离子进行刻蚀，从而得到凹坑和狭缝孔，则完成狭缝的制作；或利用湿法腐蚀工艺制作凹坑和狭缝孔，则完成狭缝的制作。

系统原理：光线经引导光纤进入入口，经过狭缝对光线进行控制，使光束宽度按要求的宽度入射到准直反射镜上，准直反射镜把光线准直后入射到光栅上进行分光，分光后的光束再照射到成像反射镜上，成像在出口处。