[实用新型]一种基于电真空器件的光谱仪

说明书

本实用新型公开了一种基于电真空器件的光谱仪，包括光信号输入系统、色散分光棱镜、基于微通道板的位敏型多阳极光电探测器以及数据采集及信号处理系统；光信号输入系统的狭缝与色散分光棱镜的主截面垂直，其准直系统将被测光信号准直成平行的光束投射到色散分光棱镜的接收面上；被测光信号经色散分光棱镜色散后，各不同波长的单色光波入射至位敏型多阳极光电探测器探测面不同位置处，从而在其对应的位敏多阳极产生探测电流，通过数据采集及信号处理系统完成光谱波长和能量信息的检测与分析。该光谱仪选用基于微通道板(MCP)的位敏型多阳极光电探测器以提高探测器的信噪比，具有响应时间快，灵敏度高，弱信号探测能力强及结构简单紧凑等特点。

技术领域

本实用新型涉及光电探测领域，特别涉及一种基于电真空器件的光谱仪。

背景技术

光谱分析(英文：spectral analysis或spectrum analysis)是根据物质的光谱来鉴别物质及确定其化学组成和相对含量的方法，是以分子和原子的光谱学为基础建立起的分析方法。各种结构的物质都具有自己的特征光谱，因此可利用光谱学的原理和实验方法以确定物质的结构和化学成分。光谱分析法开创了化学和分析化学的新纪元，不少化学元素通过光谱分析发现。随着科技、工业、居民生活的发展需要，光谱技术已成为现代分析检测技术中的一个重要组成部分，在检测分析领域中占据着十分重要的地位。

光谱仪是一种将复色光分离成光谱的光学仪器，可进行光谱研究和物质结构分析，是利用光学色散原理及现代先进电子技术设计的光电探测分析仪器。光谱仪的基本作用是将检测分析目标光信号的光谱特性，包括波长、强度等谱线特征。一般具有分光、感光、绘制谱线等功能。一般根据光谱仪所采用的分解光谱的原理将其划分为两大类：一类是基于空间色散分光的光谱仪，称之为经典光谱仪；另一类是基于调制原理分光的新型光谱仪。

近些年来，我国在光谱技术取得了快速的发展，拥有了在原子荧光光谱、原位光谱等自主知识产权的光谱技术，在光谱仪器也取得了重大进展。高水平的分析检测仪器也是现代文明的标志，社会的发展对分析仪器提出了更高的要求。随着科技强国、创新驱动发展的理念，检测分析仪器则突显的尤为重要。光谱仪器所采用的光谱分析法作为常用的灵敏、快速、准确的近代仪器分析方法之一，目前已广泛地用于地质、冶金、石油、化工、材料、农业、医药、生物化学、环境保护等许多方面。因此，随着我国面临的环境等国家重大需求，工业、民生、基础研究等领域的不断发展，光谱分析仪器未来将面临更大的挑战和机遇，同样也具有非常广阔的市场前景。然而目前基于打拿极光电倍增管为核心器件的光谱仪空间分辨率低，响应时间在纳秒量级，探测弱光信号能力受限。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述现有技术中存在的问题，根据色散分光原理，利用基于MCP型位敏多阳极探测器对光信号位置敏感及多阳极输出的特点，提供一种基于电真空器件的光谱仪，相较于传统的光谱仪，本实用新型光谱仪具有响应时间快，光谱灵敏度高，弱信号探测能力强及结构简单紧凑等特点。

本实用新型的技术方案是：一种基于电真空器件的光谱仪，包括光信号输入系统、色散分光棱镜、基于微通道板(MCP)的位敏型多阳极光电探测器以及数据采集及信号处理系统；所述光信号输入系统包括狭缝和准直系统，其中狭缝与色散分光棱镜的主截面垂直，被测光信号依次通过狭缝及准直系统，准直系统将被测光信号准直成平行的光束投射到色散分光棱镜的接收面上；所述基于微通道板的位敏型多阳极光电探测器的接收面与色散分光棱镜的主截面垂直，被测光信号经色散分光棱镜色散后，各不同波长的单色光波入射至位敏型多阳极光电探测器探测面不同位置处，从而在其对应的位敏多阳极产生探测电流，然后通过数据采集及信号处理系统完成光谱波长和能量信息的检测与分析。其中色散分光棱镜与基于微通道板的位敏型多阳极光电探测器之间还设置有用于对所述单色光波进行调制，优化和提高光谱分辨能力的聚焦成像系统。

上述准直系统的工作波段是紫外光波段、可见光波段或红外光波段。