[發明專利]一種寬頻帶光譜儀

有效

• 申請號: 200910042791.3
• 申請日: 2009-03-05
• 公開（公告）號: CN101493357A
• 公開（公告）日: 2009-07-29
• 發明（設計）人: 譚成忠
• 申請（專利權）人: 譚成忠
• 主分類號: G01J3/457
• 分類號: G01J3/457
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于光學活性色散原理的寬頻帶光譜儀，主要應用在光譜分析和光譜測量方面，也可用于材料的結構分析和光學吸收及反射測量、工業過程控制如高溫測量和氣體成份分析領域。

背景技術

光譜分析和光譜測量是工程技術以及科學研究中廣泛涉及的一個研究課題。廣泛應用的光譜范圍是從紫外、可見至紅外光波。紫外至可見光波范圍內的光譜儀采用的是光柵和棱鏡色散分光技術，而紅外光譜儀采用的是光柵、棱鏡色散和邁克耳孫(Michelson)干涉儀技術(傅立葉變換光譜儀)。但采用一套光柵系統或鏡色散分光技術不能滿足從紫外至紅外光波的光譜測量。先進的光譜儀須要具備兩個優點，即多路性優點和高通量優點。多路性優點為用一個探測器同時測量所有的光譜元，與多通道測量情況相當。多通路的特性還有助于提高信噪比。高通量優點是無須采用通常色散型儀器上要用到的狹縫，因此具有更大的輻射通量和更高的測量靈敏度。先進的光譜儀還須具備高準確度、高分辨本領、寬光譜范圍和低雜散輻射的特點。光柵和棱鏡色散分光技術不具備多路性優點和高通量優點。傅立葉變換光譜儀能同時將整個波長范圍內的輻射都送到探測器上，因此具備多路性和高通量優點。但是基于邁克耳孫干涉儀技術的傅立葉變換光譜儀只能局限于紅外波段范圍。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于光學活性色散原理的寬頻帶光譜儀。

本發明的目的是通過如下途徑實現的：一種寬頻帶光譜儀，它包括光源、光源準直系統、起偏振器、光學活性物質構成的偏振旋轉片、檢偏振器、探測器和數據采集控制系統，光源準直系統由兩個棱鏡組成，在光源至探測器的光路上依次排列安裝有光源、光源準直系統、起偏振器、光學活性物質構成的偏振旋轉片、檢偏振器、聚光棱鏡及探測器；樣品池中心部位設于兩個棱鏡的焦面位置，探測器置于聚光棱鏡的焦點位置，所述的檢偏振器由偏振器、步進電機及碼盤構成，計算機控制旋轉偏振器的角度掃描速度和步長并記取探測器的光強。

所述的光譜儀具有兩種調節操作形式，一種是起偏振器固定，檢偏振器旋轉；另一種是起偏振器旋轉，檢偏振器固定。構成偏振旋轉片的材料為固態光學活性物質或液態光學活性物質；所述的固態光學活性物質是指α-石英α-SiO₂、碘酸鋰LiIO₃、α-碘酸α-HIO₃、辰砂HgS、碲Te中任意一種，所述的液態光學活性物質是指液晶、蔗糖溶液中任意一種。液態光學活性物質被放入透明玻璃器皿中構成偏振旋轉片。光源采用非相干光源或相干光源。探測器采用光電倍增管或光敏二極管。

本發明寬頻帶光譜儀是一種能夠用于紫外至紅外光波段的寬頻帶光譜測量的傅立葉變換光譜儀。與傳統棱鏡色散技術相比本發明無須采用色散型儀器上要用到的狹縫，因此具有大的輻射通量和高的測量靈敏度。它具有寬頻帶、高分辯率、多路性和高通量的優點。

附圖說明

下面結合附圖對本發明的目的和實現途徑作進一步詳細說明：

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明的原理示意圖；

圖3為本發明的另一個原理示意圖；

圖4為α-石英旋光率的色散函數。

具體實施方式

本發明為一種基于光學活性色散原理的寬頻帶光譜儀，如圖1所示，它包括光源1、光源準直系統、起偏振器4、光學活性物質構成的偏振旋轉片5、檢偏振器6、探測器8和數據采集控制系統9，光源準直系統由兩棱鏡2組成，其特征在于：在光源1至探測器8的光路上依次排列安裝有光源1、光源準直系統、起偏振器4、光學活性物質構成的偏振旋轉片5、檢偏振器6、聚光棱鏡7及探測器8；樣品池3中心部位設于兩棱鏡2的焦面位置，所述的探測器8置于聚光棱鏡7的焦點位置，所述的檢偏振器6由偏振器11、步進電機及碼盤10構成，計算機9控制旋轉偏振器6的角度掃描速度和步長并記取探測器8的光強。

探測器8采用光電倍增管或光敏二極管。光源1采用非相干光源或相干光源即激光。

本發明提供一種基于光學活性色散原理的寬頻帶光譜儀，其工作原理是由光源1輻射的光波經準直系統后通過起偏振器4形成平面偏振光波，平面偏振光波通過由光學活性材料構成的偏振旋轉片5后不同波長的入射光波具有不同的偏振面旋轉角，通過旋轉置于偏振旋轉片5與探測器8之間的檢偏振器6并記錄透射光的強度和檢偏振器6的旋轉角度即可進行光譜測量和光譜分析。