[發明專利]紅外光譜干涉儀和采用該干涉儀的紅外光譜儀

有效

• 申請號: 201110285531.6
• 申請日: 2011-09-23
• 公開（公告）號: CN102359818A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發明（設計）人: 曾立波;張新民;吳瓊水
• 申請（專利權）人: 北京華夏科創儀器技術有限公司
• 主分類號: G01J3/45
• 分類號: G01J3/45;G01J3/02
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 張濤

技術領域

本發明屬于紅外光譜測量技術領域，特別涉及一種紅外光譜干涉儀和采用該紅外光譜干 涉儀的紅外光譜儀。

背景技術

紅外光譜是物質的指紋光譜區，到目前為止已經積累了豐富的紅外光譜數據，給鑒別未 知化合物，定量分析化合物的含量提供了有力手段。由于光柵光譜儀狹縫通光量小，加上紅 外光源的紅外輻射較可見光弱很多，光柵型光譜在紅外波段已逐漸被淘汰。到70年代，在 電子計算機蓬勃發展的基礎上，傅立葉變換紅外光譜(FTIR)實驗技術進入現代化學家的實 驗室，成為結構分析的重要工具。它以高靈敏度、高分辨率、快速掃描、聯機操作和高度計 算機化的全新面貌使經典的紅外光譜技術再獲新生。

傅立葉變換紅外光譜儀的核心是一紅外光譜干涉儀，目前在用的傅立葉變換紅外光譜儀 主要有兩種類型的紅外光譜干涉儀：以熱電(Thermo-fisher)公司為代表的采用兩平面反射 鏡的經典邁克爾遜干涉儀，和以尼高力(Nicolet)公司為代表的采用兩角鏡反射鏡的改進型 邁克爾遜干涉儀。前一種干涉儀必須保證兩平面鏡的角度誤差小于一個角秒(1/3600度)，為 此它采用了一種動態調整技術實時來調整其中的一個平面反射鏡來達到這種苛刻的要求。但 是當儀器遇到較大的震動和搬動時，動態調整的范圍就不夠用了，必須人工重新調整儀器。 后一種干涉儀在此方面有較大改進，但仍要求角鏡反射鏡的位置平移誤差小于0.01mm。雖然 兩種干涉儀在優越的實驗室環境下使用都未碰到大的問題，但在一些需要移動測試和惡劣的 工業控制現場的情況下，震動對于儀器都形成了難以承受的考驗。

圖1是經典邁克爾遜干涉儀的光路原理圖。從光源1發出的水平光線經分束鏡2(一半 透過，一半反射)分成兩束，一束透過后，經補償鏡3，由平面鏡6’反射返回，再由分束鏡2 反射至檢測器4；另一束先被分束鏡2反射，然后被平面鏡5’反射返回，再透過分束鏡2至 檢測器4。可以看出在分束鏡2與入射光線嚴格呈45度放置，平面鏡5’和6’與入射光線分別 嚴格呈0度和90度放置時，被分束鏡2分開的兩束光將能到達檢測器4的同一個位置而發生 干涉，若分束鏡2和兩個反射鏡5’、6’位置有微小偏轉，兩束光將到達檢測器4的不同位置。 一般來說，要求角度偏轉小于1角秒，但這是很難滿足的，特別是平面鏡6’需要在測量時勻 速往復運動的情況下。

圖2是改進型邁克爾遜干涉儀的光路原理圖。立體角鏡7和8分別代替了平面鏡5’和6’。 理想的立體角鏡在繞其頂點旋轉時，出射光線與入射光線的角度總能保持180°。因此當可 移動的動立體角鏡8做往復運動時，動立體角鏡8的旋轉將不會使到檢測器4的光發生改變。 但是，當沿垂直于動立體角鏡8的光軸方向前后(或上下)平移動立體角鏡8的頂點時，會發 現，移動后兩路光將會反射到檢測器4的不同位置。因此改進后的紅外光譜干涉儀雖然對動 立體角鏡8的轉動不敏感，但卻變成了對動立體角鏡8頂點的前后(或上下)平移敏感。

發明內容

本發明提出了一種紅外光譜干涉儀，該干涉儀的獨特的光路設計，使其既不受立體角鏡 的角度偏移的影響同時也不受立體角鏡頂點的位置平移的影響，并且將干涉儀中對微小位移 敏感的器件集中在一個光學單體結構內，因此抗環境干擾能力進一步增強。同時，本發明還 提供了一種采用該紅外光譜干涉儀的紅外光譜儀，能夠獲得同樣有益的技術效果。

技術方案：