[发明专利]双通道平行摆镜式傅里叶变换红外光谱仪

权利要求书

1.一种双通道平行摆镜式傅里叶变换红外光谱仪，其特征在于，包括：准直镜、分束器、第一、第二与第三平面反射镜、第一与第二直角反射镜、第一与第二成像镜，以及第一与第二探测器；其中，第二平面反射镜的上下两个面均为反射面，且上下两面平行，第一与第三平面反射镜均与第二平面反射镜平行，并且第一与第三平面反射镜关于第二平面反射镜对称，这三个平面反射镜固定在一起构成平行摆镜系统；平行摆镜系统能够绕Z方向的位于第二平面反射镜上的转轴A摆动；

携带被测信息的光经过准直镜准直后成为平行光，分束器将其分为透射光和反射光；反射光与透射光经过平行摆镜系统对应的反射至第一与第二直角反射镜，并原方向返回到分束器；两路光在分束器汇合后形成相干光，两路光经过平行摆镜系统反射回的光线与入射光线在Z方向有一个横向偏移量，使得从分束器出射的干涉光与入射光线偏离开；通过分束器的上方的第一成像镜和第一探测器进行干涉光强度的探测；同时，由于入射光线与经过平行摆镜系统后的出射光线在Z方向偏移开，通过在分束器下方加入第二成像镜和第二探测器进行干涉光强的探测，即可实现双通道的同时探测；

两路光随着平行摆镜系统的摆动而产生随时间变化的光程差，从而在每一探测器上采集到随光程差变化的目标干涉信息，记录目标的完整干涉信息后通过光谱复原从而复原出原始光谱信息。

2.根据权利要求1所述的一种双通道平行摆镜式傅里叶变换红外光谱仪，其特征在于，

反射光依次经过第一与第二平面反射镜反射后入射到第一直角反射镜上，经过第一直角反射镜反射后，反射回的光线在Z方向产生偏移后又反射回第二平面反射镜，再依次经过第二与第一平面反射镜反射后回到分束器；

透射光依次经过第三与第二平面反射镜反射后入射到第二直角反射镜上，经过第二直角反射镜反射后，反射回的光线在Z方向产生偏移后又反射回第二平面反射镜，再依次经过第二与第三平面反射镜反射后回到分束器。

3.根据权利要求1所述的一种双通道平行摆镜式傅里叶变换红外光谱仪，其特征在于，所述第一与第二直角反射镜均由两片成90°夹角的平面反射镜组成，直角反射镜中两个平面镜的交线在纸面内，即XY平面内，且与入射光线方向相垂直。

4.根据权利要求1所述的一种双通道平行摆镜式傅里叶变换红外光谱仪，其特征在于，系统的光程差随平行摆镜系统的摆动而变化，光程差与光线入射平行摆镜的入射角α，以及第一或者第三平面反射镜与第二平面反射镜之间的间距h相关；

假设：反射光与分束器的交点为O，与第一平面反射镜的交点为B，与第二平面反射镜的交点为C，与第一直角反射镜直角边的交点为D，则反射光经过反射后的光程为2(OB+BC+CD)；

过C点做光线OB的垂线交光线OB于F点，做光线OB的延长线交第一直角反射镜直角边于E点，由于光线OB与第一直角反射镜垂直，因此CD＝FE，系统的光程写为2(OE+FB+BC)，即：

整理后，上式变为：

l＝4hcosα+2OE；

若第一与第二直角反射镜关于分束器对称，则光线经过干涉仪两臂，即第一与第二直角反射镜反射回的光线光程差为：

x＝4h(cosα₁-cosα₂)；

式中，α₁和α₂分别为光线入射第一与第三平面反射镜的入射角；若平行摆镜系统的摆角为ω，中心位置时光线入射第一与第三平面反射镜的角度均为45°，则系统光程差为：

x＝4h[cos(45°+ω)-cos(45°-ω)]；

平行摆镜系统通过摆动一个行程后，在探测器上得到一定光程差内的完整干涉强度信息，对于复色光而言，探测器上的干涉图强度表达式如下：

式中，σ为入射光波数，B(σ)为入射的光谱强度，σ_min～σ_max为入射波数范围，得到系统的干涉强度后，通过傅里叶变换即可复原出目标的原始光谱信息。