[实用新型]一种光谱仪

说明书

【技术领域】

本实用新型属于光谱辐射测试领域，具体涉及一种光谱仪。

【背景技术】

光谱仪是分析光谱功率分布的重要仪器，广泛用于颜色测量、化学分析等领域。现有的机械扫描式光谱仪包括两种类型：单单色仪光谱仪和由两个单色仪串联组成的双单色仪光谱仪。

单色仪光谱仪的一般结构及原理为：被测光束通过入射狭缝进入单色仪，经准直镜后形成平行光，平行光投射到衍射光栅上，分散成各种不同波长成分的平行光，再由会聚镜将某一波长成份的单色光会聚到出射狭缝后的单通道光电探测器表面。测量过程中，通过机械装置旋转衍射光栅，实现波长逐一扫描。一般情况下，紫外等短波部分的光谱功率较低，使用单单色仪光谱仪测量紫外等短波部分的光谱功率时，长波部分形成的杂散光水平较高，导致测量误差较大。

双单色仪光谱仪由两个单色仪串接而成，经第一单色仪分光后的单色光由第一单色仪的出射狭缝(即第二单色仪的入射狭缝)进入第二单色中，被进一步分为带宽更窄的单色光。这种两次分光的结构虽然降低了杂散光的影响，但存在如下缺陷：两个单色仪的光栅必须同步转动，而由于工艺上的限制，同步转动存在一定的精度误差，从而引起总的测量误差和测量延迟；待测光信号经历两次分光，到达探测器表面的单色光信号较弱，光谱仪的灵敏度较低。

【实用新型内容】

为克服上述困难，本实用新型提供一种杂散光水平低、无机械同步要求、灵敏度较高的光谱仪。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案是：

一种光谱仪，包括机壳，机壳内至少包括两个或两个以上单色仪和探测器，其特征在于：第一单色仪的单色光输出波段与第二单色仪的单色光输出波段部分交叠，且第一单色仪的输出单色光波长相对较短；第一探测器接收从第一单色仪的第一出射狭缝出射的单色光，第二探测器接收从第二单色仪的第二出射狭缝出射的单色光；且每个探测器的响应范围的长波侧略大于所对应的单色仪的单色光输出最大波长。

通过上述设置，第一单色仪输出波长相对较短的单色光，第二单色仪输出波长相对较长的单色光，短波段和长波段的光谱分别在两个单色仪中处理，并且第一探测器仅对短波段的光辐射响应，而对长波段的光辐射不产生响应，这大幅减小了长波光辐射对短波段光谱测量的影响，降低杂散光水平；第一单色仪和第二单色仪均为独立工作，两个光栅不需要精确同步转动，不存在机械同步问题；短波段和长波段分别在第一单色仪和第二单色仪中只经历一次分光，单色光的信号较强，光谱仪灵敏度提高。

上述光谱仪中还可包括第三单色仪和第三探测器，第三单色仪的单色光输出波段与第二单色仪的单色光输出波段部分交叠，且第三单色仪的输出单色光波长相对较长；第三探测器接收第三单色仪的输出单色光。例如，本实用新型的光谱仪的波长测量范围是从紫外到近红外，则由第一单色仪和第一探测器实现紫外部分光谱的测量，由第二单色仪和第二探测器实现可见光部分光谱测量，由第三单色仪和第三探测器实现近红外光谱的测量。

上述光谱仪中除了第三单色仪外还可以在包括第四单色仪，第四单色仪的单色光输出波段与第三单色仪的单色光输出波段部分交叠，且第四单色仪的输出单色光波长相对第三单色仪较长；第四探测器接收第四单色仪的输出单色光。

上述光谱仪中的各个单色仪由分叉光纤得到采集光信号，将采集光信号传输到各个单色仪，所述分叉光纤在分叉点分开，形成与单色仪相同数目的独立支光纤，每根支光纤都通过连接器光学耦合到对应单色仪的入光口。

上述光谱仪的波长范围为紫外-可见波段或者紫外-可见-近红外波段，第一单色仪的单色光输出波段为紫外波段或紫外到部分可见光波段。第一单色仪独立处理紫外以及紫外到部分可见光等短波段的光谱，并且与第一单色仪相连接的第一探测器仅对紫外或紫外到部分可见的短波段光响应，而对长波段的光辐射信号不产生响应，能够大幅减小长波段的光辐射对短波段的杂散光影响。

上述的分叉光纤为石英光纤。石英光纤可传输紫外、可见、红外等各个波段。两根支光纤的传输波段可以一致，也可以根据所连接的单色仪的分光范围不同而不同，第一支光纤的传输波段为紫外到可见波段，第二支光纤的传输波段为可见到近红外波段。两根独立的支光纤只传输相应波长范围的光信号，使进入第一单色仪和第二单色仪的入射光基本满足两单色仪的输出光范围要求。

上述第一单色仪和/或第二单色仪的分光装置前设有带通滤色片，所述带通滤色片的带通波段略大于其所在的单色仪的单色光输出波段。单色仪分光装置前设置的带通滤色片对进入单色仪的光信号进一步过滤，降低杂散光的影响。