[发明专利]光谱探测装置

说明书

本发明的实施例提供了一种光谱探测装置，包括：激光源；聚焦透镜，布置用于将光束会聚至待测样品上；光束收集装置，布置用于收集待测样品被光束激发的光束信号以形成收集光束并将其进行会聚以形成长条形光斑；狭缝，布置用于接收经过光束收集装置会聚的收集光束并将收集光束向光路的下游耦合；准直装置；色散装置，布置用于对经过准直装置准直的收集光束进行分色以形成具有不同波长的多个子光束；成像装置和阵列式光子探测器，成像装置布置用于将子光束分别成像在阵列式光子探测器上，其中，由激光源发出的光束具有矩形的横截面，聚焦透镜是柱面透镜，长条形光斑照射到狭缝上且长度小于狭缝的长度以使长条形光斑在长度方向上能够完全落入狭缝。

技术领域

本发明涉及光谱探测领域，尤其涉及一种光谱探测装置。

背景技术

光谱探测技术在物质的鉴定和分析中应用十分广泛。光谱探测装置可以通过采集从待测样品获得的光信号来生成待测样品的光谱图，例如可以通过将实际探测到的光谱图与已有的光谱库中的已知物质的光谱图进行对比来确定待测样品的成分。光谱仪是一种常用的光谱探测设备，其可以利用色散元件将不同波长混合在一起的光信号分解并排列到探测器上，最终得到代表着不同波长处的信号强度分布的光谱图线。光谱仪的分辨率表征了仪器对两个相邻波长信号间的分辨能力，决定了最终光谱图携带特征信息的精细程度。在光谱探测和分析中，光谱仪的分辨率参数对于精确地鉴别物质、确定其化学组成和相对含量有着重要的意义。为了获得高的分辨率，往往希望采用比较狭窄的狭缝。而这又可能导致光的强度被狭缝显著地削弱而影响光学效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种光谱探测装置，其通过采用与狭缝匹配的照射光斑，能够提高光学效率和光谱检测的信噪比。

本发明的实施例提供了一种光谱探测装置，包括：

激光源，布置用于发射光束；

聚焦透镜，布置用于将所述光束会聚至待测样品上；

光束收集装置，布置用于收集待测样品被所述光束激发的光束信号以形成收集光束并将该收集光束进行会聚以形成长条形光斑；

狭缝，布置用于接收经过光束收集装置会聚的收集光束并将所述收集光束向光路的下游耦合；

准直装置，布置用于对来自狭缝的收集光束进行准直；

色散装置，布置用于对经过准直装置准直的收集光束进行分色，以形成具有不同波长的多个子光束；

成像装置和阵列式光子探测器，所述成像装置布置用于将所述多个子光束分别成像在所述阵列式光子探测器上，所述阵列式光子探测器用于将成像到其上的多个子光束的光信号转换成电信号，所述电信号用于形成光谱图，

其中，由激光源发出的光束具有矩形的横截面，所述聚焦透镜是柱面透镜，所述长条形光斑照射到狭缝上，且所述长条形光斑的长度小于狭缝的长度以使长条形光斑在长度方向上能够完全落入狭缝。

在一实施例中，所述长条形光斑在宽度方向上完全覆盖所述狭缝。

在一实施例中，所述色散装置布置成将所述多个子光束在第一方向上分离开，所述阵列式光子探测器具有多列探测单元，其中每列探测单元沿着与第一方向垂直的第二方向布置。

在一实施例中，每列探测单元在第二方向上的长度大于或等于狭缝经由成像装置在所述阵列式光子探测器的表面上所成的像的沿着第二方向的高度。

在一实施例中，所述长条形光斑沿着第二方向的高度和狭缝沿着第二方向的高度与每列探测单元在第二方向上的长度一致。

在一实施例中，光谱图中的每条谱线由一列探测单元中的所有探测单元所获得的电信号的叠加输出而生成。

在一实施例中，所述光束收集装置包括：