[发明专利]一种基于分时点亮的多通道便携光谱系统及其检测方法

说明书

本发明公开了一种基于分时点亮的多通道便携光谱系统及其检测方法。本发明的光谱系统采用线性滤波片替代光栅，大大节约了光栅对输入光色散展开所需要的空间，与光栅光谱仪相比，增加了光谱系统的可携带性；采用分时点亮技术，让多个光源在样品槽内依次闪烁，数秒时间内完成测量，与光栅光谱仪相比，增加了光谱系统的测量速度和每次所测量的检测样品数量，大大提高了光谱系统的工作效率；光谱系统采用n合一光纤分束器，使多个通道的检测样品的信息光均能传输到一个线性CCD元件上，与光栅光谱仪相比，简化了实验操作，进一步节省了空间，增加了可携带性；本发明制作成本和制作难度大大降低。

技术领域

本发明涉及光谱检测技术，具体涉及一种基于分时点亮的多通道便携光谱系统及其检测方法。

背景技术

光作用于物质会产生光的透射、散射、吸收和发射光谱等多种光谱现象。根据光谱特性，可以获得所研究物质的成分、含量等相关信息，因此光谱检测技术被普遍应用于生化检测、生物医学、环境监测、卫生检疫、食品制药、工农业生产、天文观测等诸多领域。光谱仪是实现光谱检测的手段之一，它是利用光电倍增管等光电探测器获得谱线不同波长位置强度的科学仪器。光谱仪一般由入射狭缝，色散系统，成像系统和出射狭缝组成。按色散元件的不同可分为棱镜光谱仪、光栅光谱仪和干涉光谱仪等。

目前各种光谱系统均是特定光源发光，透过被测物质后输入到光谱仪中。光栅将输入进来的光信号进行空间色散，展开后的光束照射覆盖CCD等检测器上，最后由电脑将检测器采集到的光谱信息绘制成光谱图像。这样的光谱仪被应用在各个生物化检等诸多领域，但因为光栅需要空间色散，因此这类光谱仪的体积相对较大，使其在使用上有诸多限制。

现有光谱仪存在的问题和不足之处在于：

(1)现有的光栅光谱仪，成本高，制作条件苛刻；

(2)现有的光栅光谱仪，体积相对较大，使用环境、使用地点遭受限制；

(3)现有的光栅光谱仪，测量方法繁琐，操作方法相对复杂，测量速度十分缓慢。

发明内容

针对以上现有技术中存在的问题，本发明提出了一种基于分时点亮的多通道便携光谱系统及其检测方法，装置简单，检测速度快。

本发明的一个目的在于提出一种基于分时点亮的多通道便携光谱系统。

本发明的基于分时点亮的多通道便携光谱系统包括：控制电路、光源、样品台、比色皿、n合一光纤分束器、线性滤波片、线性CCD元件和计算机；其中，样品台沿横向依次设置有n个样品槽；在每一个样品槽上开设有沿垂直于样品台横向方向的通光孔，通光孔贯穿样品槽的前后表面；控制电路连接n个光源，光源采用白光；每一个光源对应一个样品槽，贴合样品槽的前表面，正对相应的通光孔；n合一光纤分束器为多根光纤形成的光纤束，光纤束的一端粘合，作为出光口，在出光口的后端贴合一个凸透镜，光纤束的另一端与样品槽相对应分开成n股，每一股光纤束又由多根光纤组成，以此作为入光口；在每一个入光口的前端贴合一个凸透镜，分别安装在相应的样品槽的后表面的通光孔；线性滤波片平贴在线性CCD元件的感光表面上；粘贴有线性滤波片的的线性CCD元件固定在出光口前方，感光表面与出光口水平对齐，使得n合一光纤分束器的出射光恰好完全包裹住感光表面；线性CCD元件连接至计算机；n个装满检测样品的比色皿分别插入相应的样品槽中，通过控制电路，控制n个光源按照时间先后顺序依次闪烁；光源发出的白光透过比色皿中的检测样品后，信息光经凸透镜汇聚，从n合一光纤分束器的入光口，通过光纤束传送到出光口；光纤束发出的发散光经出光口凸透镜的会聚作用后变成近似平行光，最后覆盖在线性CCD元件的感光表面上的线性滤波片上；信息光透过线性滤波片后，由线性CCD元件按照时间先后顺序顺次接收，并传输至计算机，计算机按照时间先后顺序依次得到每一个样品槽中的检测样品的光谱图像，其中，n为≥2的自然数。