[发明专利]一种光谱仪及光谱检测设备

说明书

本发明的实施例公开一种光谱仪及光谱检测设备，涉及物质检测技术，更加有利于光谱仪的小型化，此外与现有技术相比，更小体积既能够获得与现有技术相同或更高的灵敏性，同时提高了光谱分辨率和光谱测量范围。该一种光谱仪包括：空间滤波器件、分光器件、设置于分光器件的光波输入光路上的准直组件、以及设置于分光器件的光波输出光路上的聚焦组件、传感器；准直组件设置于空间滤波器件和分光器件之间，聚焦组件设置于分光器件和传感器之间；准直组件用于在第一焦距范围内调整分光器件的光波入射光路上的光波的焦距；和/或，聚焦组件还用于在第二焦距范围内调整分光器件的光波出射光路上的光波的焦距。

技术领域

本发明的实施例涉及物质检测技术，尤其涉及一种光谱仪及光谱检测设备。

背景技术

当前的光谱检测设备通常有探头和光谱仪组成，其中，光谱仪基本都是基于反射结构或普通透镜组(镜头)的透射结构形成，基于反射结构的光谱仪实现原理如下：光谱仪对探头传输的光进行空间滤波后进行如下处理，准直反射镜将光准直然后入射到光栅进行分光，聚焦反射镜把光栅分开的光谱聚焦到传感器表面；基于普通透镜组(镜头)结构的光谱仪实现原理如下：光谱仪对探头传输的光进行空间滤波后进行如下处理，准直透射镜组(镜头)将光准直然后入射到光栅进行分光，聚焦透射镜组(镜头)把光栅分开的光谱聚焦到传感器表面。

对于反射式结构光谱仪，整个光谱仪器中主要优化参数为反射镜的曲率和角度，光栅的角度等5个参数，变量太少，为了校正像差，只能牺牲光能量，增大F数，一般反射式光谱仪F数为F/4，反射式光谱仪带来的问题为:调整机构复杂，光路交叉或有共用空间，不便于模块化设计，导致体积和重量不能缩小；此外反射镜焦距不好调节，造成生产效率低；优化变量少，不能有效校正像差，不容易提高分辨率；F数大，光能量小，光谱仪灵敏度低，检测速度慢。

对于透射式普通透镜组/镜头来说，透镜组/镜头的焦距小于整个镜头桶长度，由于光谱仪的体积限制，镜头选用的焦距较小造成分辨率低、传感器相面不能充分利用。

总之，现有技术不利于光谱仪的小型化，光谱仪的灵敏性、光谱分辨率以及光谱测量范围受体积限制严重。

发明内容

本发明的实施例提供一种光谱仪及光谱检测设备，更加有利于光谱仪的小型化，此外与现有技术相比，更小体积既能够获得与现有技术相同或更高的灵敏性，同时提高了光谱分辨率和光谱测量范围。

第一方面，提供一种光谱仪，包括：

空间滤波器件、分光器件、设置于所述分光器件的光波输入光路上的准直组件、以及设置于所述分光器件的光波输出光路上的聚焦组件、传感器；其中，所述准直组件设置于所述空间滤波器件和所述分光器件之间，所述聚焦组件设置于所述分光器件和所述传感器之间；所述空间滤波器件，用于对探头输出的光波空间滤波，并以预定散射角度射出；所述准直组件，用于对所述空间滤波器输出的光波进行准直，并输出；所述分光组件，用于对所述准直组件输出的光波按照波长进行衍射，并输出；所述聚焦组件，用于将所述分光组件输出的光波聚焦分光，并输出；所述传感器用于接收所述聚焦组件输出的光波，并生成对应的光谱；其中，所述准直组件还用于在第一焦距范围内调整所述分光器件的光波入射光路上的光波的焦距，所述准直组件的入射面与出射面之间的距离小于所述准直组件的最小系统焦距；和/或，所述聚焦组件还用于在第二焦距范围内调整所述分光器件的光波出射光路上的光波的焦距，所述聚焦组件的入射面与出射面之间的距离小于所述聚焦组件的最小系统焦距。

第二方面，提供一种光谱检测设备包括：探头和上述任一光谱仪；所述探头用于向被检测样品发射光波，并接收所述被检测样品的反射光波，并将所述反射光波发射至所述光谱仪。