[发明专利]一种紫外光谱仪光谱分辨力的检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于光学检测技术领域，涉及一种真空紫外光谱仪光谱分辨力的检测装置与方法。

背景技术

真空紫外光谱仪将真空紫外光分解为光谱，需要检测紫外光谱仪的色散方向的分辨力以及定标光谱的谱线位置。普通的光谱仪不需要在真空下进行测试，用单色仪提供指定波长的光束就可以进行测试。要得出紫外光谱仪的光谱分辨力，需要获得用于检测的单色光波长λ焦面线色散Δλ_L和点扩散函数PSF(Point Spread Function)的能量半高宽FWHM(mm)。紫外光谱仪的光谱分辨力为等于用于检测的单色光波长λ除以光谱分辨率Δλ而光谱分辨率即光谱分辨力为然而，真空紫外光为100nm～200nm波长紫外线，由于在空气中衰减很快，必须在真空下才能传播。因此真空紫外光谱仪需要在真空环境下才能进行测试。普通的单色仪采用平面光栅，要对紫外光谱仪进行定标和光谱测量，就需要采用专门的光路如准直镜使光束集中，但在真空紫外波段，测试过程中所搭建光路中的光学镜面，不论是反射或是折射，都会对光强造成严重衰减。

作为标定基准，检测用光源的质量必须高于被测紫外光谱仪的分辨力指标要求，还要能进行量程范围内的波段覆盖。采用对撞机技术虽然能够同时满足这两项要求，但实验系统的搭建与使用成本高昂。

连续谱氘灯经轮胎面光栅的单色仪可以提供单色的光源，但其光谱宽度取决于光栅的质量及臂的长度。另外单色仪出光光束焦比难以做大。而较大的紫外光谱仪入射光束焦比可以提高光谱仪的灵敏度。在检测时如不匹配则会造成灵敏度降低而难以检测。

汞灯、等离子光源可以提供由离散的单色谱线组成的复合紫外光，但其谱线波长是一定的，数量也很有限。

光学系统要求各光学器件间严格的相对位置，以及震动会对相对位置产生影响。真空系统在真空环境的制备中，以及周围环境会对光学系统造成影响。直接将光学器件与真空舱连接，会造成成像的模糊，甚至相对位置关系发生变化，而无法进行检测。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术存在紫外光传播需真空环境且反射效率低、光源焦比小于被测紫外光谱仪的焦比、单色光源在所提供光的谱线宽度与波长的连续性上不理想、光学检测易受震动影响的技术问题，本发明的目的是提供一种紫外光谱仪光谱分辨力的检测装置及方法。

(二)技术方案

为了达成所述目的，本发明的第一方面，提供一种紫外光谱仪光谱分辨力的检测装置包括：光源、单色仪、中继光学系统、真空平移台、真空舱、隔振台和平台；在隔振台上放置光源、单色仪、真空舱；平台位于真空系统的真空舱中，且平台的底部的支柱伸出真空舱并与真空舱外的隔振台固定连接，保证真空舱外光源、单色仪的光学器件和舱内中继光学系统、被测紫外光谱仪的光学器件固定在相同的隔振台基础上；通过波纹管将支柱包裹在真空舱内，使真空舱内形成真空环境；中继光学系统、真空平移台位于真空舱中的平台上；以及被测紫外光谱仪置于真空平移台上，使中继光学系统和被测紫外光谱仪处于真空环境中；其中：

光源包括连续谱光源和离散谱光源，用于提供检测所需的包含紫外光及可见光的复合光；

单色仪，用于接收复合光，生成并出射检测紫外光谱仪所需单色光；

中继光学系统，用于将单色仪的焦比与被测紫外光谱仪的焦比进行匹配，并将单色光生成并出射检测需要的检测会聚光；

被测紫外光谱仪，用于接收检测会聚光，并将检测会聚光的会聚点位置与被测紫外光谱仪的狭缝重合；被测紫外光谱仪的光学器件包括球面光栅、狭缝、图像采集器件；

真空舱为真空环境时，当被测紫外光谱仪、中继光学系统和真空平移台的结构及光路结构产生变形时，导致光路产生变化，从而会使会聚点的位置与被测紫外光谱仪入射端的位置分离；

真空平移台上放置被测紫外光谱仪，调整真空平移台使检测会聚光的会聚点位置与被测紫外光谱仪入射端的狭缝中心再次重合，检测会聚光入射到狭缝，经过球面光栅色散并照射到图像采集器件上，并被测紫外光谱仪在与检测会聚光波长相应光谱坐标位置形成光谱图像；通过连续谱光源和单色仪测量并得到光谱图像的焦面线色散参数，通过离散谱光源测量光谱图像中的谱线，得到谱线的能量半高宽，根据检测会聚光波长、能量半高宽与焦面线色散参数，计算得出被测紫外光谱仪分辨力。

为了达成所述目的，本发明的第二方面，提供一种紫外光谱仪光谱分辨力的检测方法，利用光谱仪光谱分辨力的检测装置检测紫外光谱仪光谱分辨力的步骤包括如下：