[發明專利]一種基于法-珀腔陣列式微型光譜儀

無效

• 申請號: 200910095484.1
• 申請日: 2009-01-19
• 公開（公告）號: CN101476936A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 胡松;高秀敏
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01J3/26
• 分類號: G01J3/26;G01J3/28;G01N21/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 杜 軍

技術領域

本發明屬于光譜分析技術領域，涉及一種光譜儀，特別涉及一種基于法-珀腔陣列式微型光譜儀。

背景技術

光譜儀器是應用光學原理和光譜技術，對物質的化學組成及含量進行檢測的重要分析儀器，具有分析精度高、測量范圍大、速度快等優點，廣泛應用于現代科學實驗、工農業生產、冶金、地質、石油化工、醫藥衛生、環境保護、宇宙探索、國防等領域，已形成了幾十億美圓規模的產業。

由于傳統光譜儀器使用條件苛刻、體積龐大，因而大大地限制了其應用范圍。近年來隨著生物醫學、航空航天、環境監測、科技農業、軍事分析以及工業流程監控等領域的現代化發展，對光譜儀器提出了小型化、微型化、集成化的要求，希望其攜帶方便、抗振動干擾能力強、性能穩定可靠、功耗小、電壓低、使用方便靈活、性能價格比高，且能快速、實時、直觀地獲取光譜信號。因此，小型化、微型化光譜儀器的研究成了世界各國的研究熱點和趨勢。

目前，小型化光譜儀的研究已取得了較好進展，并已得到較為廣泛的應用。但是，生物醫學等領域迫切需要的微型光譜儀在國際上尚處于研究階段。

從現有公開的基于法-珀腔的微型光譜儀報導中，美國東北大學、西班牙的學者Carlos?Calaza都研究過基于法-珀腔的微型光譜儀，但這些方案中，為改變法-珀腔的折射率，是通過改變上下極板的距離而實現的，由于存在運動部件，其制造難度和可靠性、重復性都還需要進行進一步的研究。

重慶大學于2003年公布了一種基于法-珀腔的微型光譜儀的專利(申請號：03117658.5；公開號：CN1442677A)，但該方案，法-珀腔只能通過預先設計好的、單一波長的光譜，不能對被測光進行光譜掃描。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種高光通量、高靈敏、體積很小、高可靠的陣列式微型光譜儀。

為達到以上目的，本發明通過以下技術手段實現：

該光譜儀包括陣列排列的多個不同厚度的電光材料板，每個電光材料板的上表面鍍有上層反射膜，下表面鍍有下層反射膜，每個電光材料板以及對應的上層反射膜和下層反射膜構成法-珀腔單元，所有法-珀腔單元構成法-珀腔陣列。每個法-珀腔單元中上層反射膜的上表面鍍有增透膜，每個法-珀腔單元中下層反射膜的下表面與探測器緊密連接；每個法-珀腔單元中上層反射膜與對應的電壓源的正極連接，下層反射膜與對應的電壓源的負極連接。透鏡設置在法-珀腔陣列的正上方，透鏡的直徑大于法-珀腔陣列的最大徑，透鏡增透膜鍍在透鏡的上表面，光源設置在透鏡的上方焦點處。上層反射膜和下層反射膜的材料為鋁或金。

本發明所提供的微型光譜儀，充分利用了基于法-珀腔原理微型光譜儀的優點，并且沒有活動部件，因此可靠性、重復性都會得到很大提高。本發明具有可多通道并行檢測光譜信號，分析速度快，加工難度低，可靠性高，各通道參數可獨立設計，靈活性強，檢測靈敏度高，動態范圍大等特點，在生化分析、醫療診斷、工農業檢測、環境監測以及航空航天等領域有廣泛的應用前景。

附圖說明：

圖1是本發明的結構示意圖。

具體實施方式：

下面將結合附圖和實施例對本發明做進一步詳述。

如圖1，基于法-珀腔的微型光譜儀包括陣列排列的多個不同厚度的電光材料板1，每個電光材料板1的上表面鍍有上層反射膜9，下表面鍍有下層反射膜2，每個電光材料板1以及對應的上層反射膜9和下層反射膜2構成法-珀腔單元，所有法-珀腔單元構成法-珀腔陣列。每個法-珀腔單元中上層反射膜9的上表面鍍有增透膜10，每個法-珀腔單元中下層反射膜2的下表面與探測器3緊密連接；每個法-珀腔單元中上層反射膜9與對應的電壓源4的正極連接，下層反射膜2與對應的電壓源4的負極連接。透鏡5設置在法-珀腔陣列的正上方，透鏡5的直徑大于法-珀腔陣列的最大徑，透鏡增透膜6鍍在透鏡5的上表面，光源7設置在透鏡5的上方焦點處。

光源7發出的被測光經過透鏡5的準直，將入射光線變為平行光；入射的平行光經過法-珀腔的分光，將入射光變為光譜信號；改變電壓源4的電壓，可以改變電光材料的折射率，也就改變了可以通過法-珀腔的波長；記錄下隨電壓變化的光譜信號；光譜分析軟件可以對光譜信號進行融合和分析，給出被測光的光譜圖。在系統參數設計時，可參考公式(1)、(2)、(3)進行設計。