[发明专利]基于虚拟狭缝技术的微型固化近红外光谱仪

权利要求书

1.一种基于虚拟狭缝技术的微型固化近红外光谱仪，其特征是，包括：狭缝(8)，准直透镜(9)，衍射光栅(10)，第四会聚透镜(11)，数字微镜元件DMD(12)，数字微镜元件控制器(13)，第五会聚透镜(14)，单点式探测器(15)，放大器(16)，模数转换器ADC(17)，计算机(18)；此外还包括采样模块，采样模块使用透射采样方式并包括：光源(1)，抛物面反射镜(2)，第一会聚透镜(3)、第二会聚透镜(4)，柱面会聚透镜(5)，样品池(6)，第三会聚透镜(7)；

由光源(1)产生近红外光束；

抛物面反射镜(2)对近红外光束进行离轴反射，产生平行光束；

第一会聚透镜(3)、第二会聚透镜(4)组合调节近红外光束的直径，与狭缝(8)高度相匹配；

柱面会聚透镜(5)将圆状近红外光束会聚成线状光束，与线状狭缝(8)相匹配，实现虚拟狭缝的设置，减小狭缝(8)对近红外光束的限制，增大狭缝(8)处近红外光束的光通量；

样品池(6)放置待测样品，收集透射近红外光束；

第三会聚透镜(7)将样品池(6)处的线状入射光斑成像在狭缝(8)处，样品池(6)和狭缝(8)呈物像共轭关系；

狭缝(8)限制近红外光束通过的尺寸；

准直透镜(9)对通过狭缝(8)的近红外光束进行准直；

衍射光栅(10)通过衍射作用对近红外光束进行分光；

第四会聚透镜(11)将经过衍射光栅(10)分光的近红外光束按不同波长入射到数字微镜元件DMD(12)微镜面的不同位置；

数字微镜元件DMD(12)对已分光的近红外光束进行谱面分割；

数字微镜元件控制器(13)通过阿达玛变换算法控制数字微镜元件DMD(12)各个微镜的偏转；

第五会聚透镜(14)将数字微镜元件DMD(12)的微镜面成像在单点式探测器(15)的探测面上，数字微镜元件DMD(12)和单点式探测器(15)呈物像共轭关系；

单点式探测器(15)将近红外光信号转换成电信号；

放大器(16)将电信号放大；

模数转换器ADC(17)将模拟电信号转换成数字信号；

计算机(18)进行系统控制和数字信号处理。

2.如权利要求1所述的基于虚拟狭缝技术的微型固化近红外光谱仪，其特征是，采样模块或者使用反射采样方式的采样模块，包括：光源(19)，抛物面反射镜(20)，第二十一会聚透镜(21)、第二十二会聚透镜(22)，柱面会聚透镜(23)，直角三棱镜(24)，样品池(25)，第二十六会聚透镜(26)；

由光源(19)产生近红外光束；

抛物面反射镜(20)对近红外光束进行离轴反射，产生平行光束；

第二十一会聚透镜(21)、第二十二会聚透镜(22)，组合调节近红外光束的直径，与狭缝(8)高度相匹配；

柱面会聚透镜(23)将圆状近红外光束会聚成线状光束，与线状狭缝(8)相匹配，实现虚拟狭缝的设置，减小狭缝(8)对近红外光束的限制，增大狭缝(8)处近红外光束的光通量；

直角三棱镜(24)具有高折射率，使得近红外光束在直角三棱镜(24)的斜边处发生一次全内反射TIR；

样品池(25)放置待测样品，收集反射近红外光束；

第二十六会聚透镜(26)将样品池(25)处的线状入射光斑成像在狭缝(8)处，样品池(25)和狭缝(8)呈物像共轭关系。

狭缝(8)限制近红外光束通过的尺寸，影响光谱分辨率，较窄的宽度时，具有较高的光谱分辨率。

3.如权利要求1所述的基于虚拟狭缝技术的微型固化近红外光谱仪，其特征是，数字微镜元件控制器(13)在计算机(18)的控制下通过底层CMOS电路根据阿达玛数字变换技术通过阿达玛变换算法控制数字微镜元件DMD(12)的各个微镜发生±10°的不同偏转，实现近红外光束光路选通的“0”和“1”状态的变换和组合，根据阿达玛变换算法，将近红外波长按照一定的规则进行分组，单点式探测器(15)使用InGaAs光电二极管，分时接收多个波长组合的近红外光束，第五会聚透镜(14)将数字微镜元件DMD(12)的微镜面成像在单点式探测器(15)的探测面上，数字微镜元件DMD(12)和单点式探测器(15)呈物像共轭关系。