[发明专利]一种宽频带光谱仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于光学活性色散原理的宽频带光谱仪，主要应用在光谱分析和光谱测量方面，也可用于材料的结构分析和光学吸收及反射测量、工业过程控制如高温测量和气体成份分析领域。

背景技术

光谱分析和光谱测量是工程技术以及科学研究中广泛涉及的一个研究课题。广泛应用的光谱范围是从紫外、可见至红外光波。紫外至可见光波范围内的光谱仪采用的是光栅和棱镜色散分光技术，而红外光谱仪采用的是光栅、棱镜色散和迈克耳孙(Michelson)干涉仪技术(傅立叶变换光谱仪)。但采用一套光栅系统或镜色散分光技术不能满足从紫外至红外光波的光谱测量。先进的光谱仪须要具备两个优点，即多路性优点和高通量优点。多路性优点为用一个探测器同时测量所有的光谱元，与多通道测量情况相当。多通路的特性还有助于提高信噪比。高通量优点是无须采用通常色散型仪器上要用到的狭缝，因此具有更大的辐射通量和更高的测量灵敏度。先进的光谱仪还须具备高准确度、高分辨本领、宽光谱范围和低杂散辐射的特点。光栅和棱镜色散分光技术不具备多路性优点和高通量优点。傅立叶变换光谱仪能同时将整个波长范围内的辐射都送到探测器上，因此具备多路性和高通量优点。但是基于迈克耳孙干涉仪技术的傅立叶变换光谱仪只能局限于红外波段范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于光学活性色散原理的宽频带光谱仪。

本发明的目的是通过如下途径实现的：一种宽频带光谱仪，它包括光源、光源准直系统、起偏振器、光学活性物质构成的偏振旋转片、检偏振器、探测器和数据采集控制系统，光源准直系统由两个棱镜组成，在光源至探测器的光路上依次排列安装有光源、光源准直系统、起偏振器、光学活性物质构成的偏振旋转片、检偏振器、聚光棱镜及探测器；样品池中心部位设于两个棱镜的焦面位置，探测器置于聚光棱镜的焦点位置，所述的检偏振器由偏振器、步进电机及码盘构成，计算机控制旋转偏振器的角度扫描速度和步长并记取探测器的光强。

所述的光谱仪具有两种调节操作形式，一种是起偏振器固定，检偏振器旋转；另一种是起偏振器旋转，检偏振器固定。构成偏振旋转片的材料为固态光学活性物质或液态光学活性物质；所述的固态光学活性物质是指α-石英α-SiO₂、碘酸锂LiIO₃、α-碘酸α-HIO₃、辰砂HgS、碲Te中任意一种，所述的液态光学活性物质是指液晶、蔗糖溶液中任意一种。液态光学活性物质被放入透明玻璃器皿中构成偏振旋转片。光源采用非相干光源或相干光源。探测器采用光电倍增管或光敏二极管。

本发明宽频带光谱仪是一种能够用于紫外至红外光波段的宽频带光谱测量的傅立叶变换光谱仪。与传统棱镜色散技术相比本发明无须采用色散型仪器上要用到的狭缝，因此具有大的辐射通量和高的测量灵敏度。它具有宽频带、高分辩率、多路性和高通量的优点。

附图说明

下面结合附图对本发明的目的和实现途径作进一步详细说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的原理示意图；

图3为本发明的另一个原理示意图；

图4为α-石英旋光率的色散函数。

具体实施方式

本发明为一种基于光学活性色散原理的宽频带光谱仪，如图1所示，它包括光源1、光源准直系统、起偏振器4、光学活性物质构成的偏振旋转片5、检偏振器6、探测器8和数据采集控制系统9，光源准直系统由两棱镜2组成，其特征在于：在光源1至探测器8的光路上依次排列安装有光源1、光源准直系统、起偏振器4、光学活性物质构成的偏振旋转片5、检偏振器6、聚光棱镜7及探测器8；样品池3中心部位设于两棱镜2的焦面位置，所述的探测器8置于聚光棱镜7的焦点位置，所述的检偏振器6由偏振器11、步进电机及码盘10构成，计算机9控制旋转偏振器6的角度扫描速度和步长并记取探测器8的光强。

探测器8采用光电倍增管或光敏二极管。光源1采用非相干光源或相干光源即激光。

本发明提供一种基于光学活性色散原理的宽频带光谱仪，其工作原理是由光源1辐射的光波经准直系统后通过起偏振器4形成平面偏振光波，平面偏振光波通过由光学活性材料构成的偏振旋转片5后不同波长的入射光波具有不同的偏振面旋转角，通过旋转置于偏振旋转片5与探测器8之间的检偏振器6并记录透射光的强度和检偏振器6的旋转角度即可进行光谱测量和光谱分析。