[发明专利]近红外傅里叶变换偏振光谱仪

说明书

一种近红外傅里叶变换偏振光谱仪，包括：激光干涉子系统及其探测单元、白光干涉子系统及其探测单元；所述激光干涉子系统及其探测单元包括激光器、分束器、动镜、探测器和传感器；所述白光干涉子系统及其探测单元包括光源、滤波片、斩波器、光阑、偏振器、补偿器、曲面反射镜、聚焦组件和锁相放大器。本发明使用偏振器，进行各向异性特征样品的红外光谱测量。在光路中加入精密针孔，限制光斑尺寸，滤去杂散光，探测光再经聚焦于探测器时可获得高对比度干涉图。

技术领域

本发明涉及近红外光谱领域，特别涉及一种近红外傅里叶变换偏振光谱仪。

背景技术

红外光谱是确定分子组成和结构的有力工具，其中近红外光区主要是含氢基团(如0-H、N-H、C-H)伸缩振动的倍频及组合频吸收产生的吸收带。目前，传统的近红外傅里叶变换光谱仪在加入锁相放大器后可以实现对微弱信号的探测，但仍然是测量样品辐射的强度，无法区分辐射强度相同但偏振性不同的样品。对于各向异性特征样品来说，无法得到其振动基团在空间的取向，也就不能推断样品中分子的空间构象。

另外，对于目前的近红外傅里叶变换光谱仪来说，由于白光光源发出大孔径和大视场探测光，且扩束和聚焦元件通光孔径有限，因此易产生杂散光降低干涉条纹对比度。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种近红外傅里叶变换偏振光谱仪，以期部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一方面，提供了一种近红外傅里叶变换偏振光谱仪，包括：激光干涉子系统及其探测单元、白光干涉子系统及其探测单元；

所述激光干涉子系统及其探测单元包括激光器、分束器、动镜、探测器和传感器；其中，激光器产生的激光通过分束器被分成两路，一路为反射激光，一路为透射激光，调整动镜位置改变两光束的光程差，通过探测器获取两激光光束的干涉图，并可得到动镜在移动过程中的倾斜位置信息，把位置信息传递给传感器，从而对动镜进行实时运动反馈调节，使动镜平面与光轴保持垂直状态；

所述白光干涉子系统及其探测单元包括光源、滤波片、斩波器、光阑、偏振器、补偿器、曲面反射镜、聚焦组件和锁相放大器，其中，光源发出的探测光经滤波片滤波为近红外光，再经过斩波器把光调制为高频，然后光经过光阑到达曲面反射镜，出射平行光，经第一偏振器和第一补偿器使所述平行光的偏振状态改变并使调整后的偏振光透射通过；这时，偏振光通过分束器被分成两路，一路为反射光作为参考光，一路为透射光作为探测光；探测光到达样品，与样品发生相互作用，光谱和偏振状态发生改变，携带样品信息的探测光的反射光、透射光或散射光由后续光学系统收集，经曲面反射镜扩束后经分束镜与参考光会聚成一路，调整动镜位置使两路光发生干涉，经第二补偿器和第二偏振器调整该干涉光的偏振状态并使调整后的平行光透射通过，再利用曲面反射镜把光聚集在焦点上，在聚焦的位置放置精密针孔；之后光通过聚焦组件聚焦，在该位置放置探测器；探测器的输出接口与锁相放大器的输入信号接口相连，斩波器的频率输出接口和锁相放大器的参考信号接口相连；此时，输入信号由于受到斩波器的调制与参考信号同频；锁相放大器对得到的信号进行解调，得到白光干涉图，对其进行傅里叶逆变换计算，从而得到近红外光谱，计算获得各向异性特征样品的结构和光学性质。

其中，所述激光干涉子系统中的激光器是氦氖激光器、二氧化碳激光器、固体激光器或半导体激光器。

其中，所述激光干涉子系统中的激光探测器能够反映光斑中心位置变化，是四象限探测器或CCD探测器。

其中，所述分束器能够将一束光分成相互垂直的两束光，是介质膜分束器、金属膜分束器、立方体分束器或平板分束器。

其中，所述白光干涉子系统中的光源是钨灯、卤素灯或激光驱动白光光源，波段包括近红外部分的光源。

其中，所述白光干涉子系统中的曲面反射镜是离轴抛物面镜或超环面反射镜。