[實(shí)用新型]陣列式半導(dǎo)體激光器近紅外光譜分析儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220016403.1
• 申請日: 2012-01-16
• 公開（公告）號(hào): CN202710470U
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳斌;陸道禮;胡靜芳;朱文靜;詹敦平
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/39
• 分類號(hào): G01N21/39
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于近紅外無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種新型陣列式半導(dǎo)體激光器近紅外光譜分析儀。?

背景技術(shù)

近紅外光譜分析作為一種快速高效的分析方法，可以對包括從氣體到透明或混濁的液體、從勻漿到粉末、從固體材料到生物組織等各種樣品進(jìn)行快速、精確的定量或定性分析。近紅外光譜分析(NIR)是近十年來發(fā)展最為迅速的高新分析技術(shù)之一，它樣品用量少且不破壞樣品，無需對樣品進(jìn)行化學(xué)處理，并可在1~2分鐘的極短時(shí)間內(nèi)對樣品中的多種成分同時(shí)進(jìn)行定量分析，具有成本低，速度快，精度高，無污染，便于實(shí)時(shí)、在線分析和控制等優(yōu)點(diǎn)。?

近紅外檢測技術(shù)在農(nóng)業(yè)、石化、制藥、食品等領(lǐng)域都得到很好應(yīng)用,并取得極好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。如農(nóng)產(chǎn)品中的谷物產(chǎn)品檢驗(yàn)、奶制品的成分檢測；制藥工業(yè)中成品的檢測以及制備過程中各個(gè)階段半成品的在線監(jiān)控。在藥物檢驗(yàn)中，近紅外光譜分析技術(shù)已是一項(xiàng)大量推廣的藥物真?zhèn)蔚呐袆e手段。近紅外光譜分析技術(shù)在中藥原材料的品質(zhì)判別以及制劑中的有效成分分析方面也有應(yīng)用。我國盛產(chǎn)茶葉，用近紅外光譜分析技術(shù)快速研究茶葉等級(jí)以及茶制品過程的在線檢測都已有報(bào)道。近年來，近紅外光譜分析在石化領(lǐng)域中已得到廣泛應(yīng)用，并逐漸應(yīng)用到在線過程分析。?

傳統(tǒng)的近紅外光譜分析儀種類很多，可以分為固定波長型和掃描型，固定波長型又分為濾光片型與LED型，濾光片型近紅外光譜分析儀采用若干片干涉濾光片對光源發(fā)射出的光進(jìn)行分光，測量時(shí)根據(jù)需要的波長轉(zhuǎn)動(dòng)片輪選擇合適的一個(gè)濾光片光路，儀器體積大不方便攜帶，這種分析儀的單色光的譜帶較寬，波長分辨率差，功耗大，有效光功率小，壽命短。發(fā)光二極管（LED）型近紅外光譜分析儀是采用LED作為光源，用不同的發(fā)光二極管產(chǎn)生不同的波長，該類近紅外分析儀的光譜半寬過大達(dá)到30nm以上，滿足不了對于精確的特定波長的選擇要求，此外有些儀器上還是會(huì)采用LED加濾光片的方式，同樣會(huì)出現(xiàn)有效光功率過小的情況，影響測量精度和準(zhǔn)確性。掃描型又分為光柵型、傅里葉型、聲光可調(diào)濾光器型（AOTF型）和多通道型。光柵型近紅外分析儀采用的是光柵分光，因此狹縫的限制使其分辨率和靈敏度較低，且對光路要求嚴(yán)格，外界光強(qiáng)會(huì)影響測試結(jié)果，掃描速度慢。傅里葉型近紅外分析儀因帶有移動(dòng)部件，在掃描過程中會(huì)發(fā)生晃動(dòng)和偏轉(zhuǎn)，造成干涉信號(hào)的不穩(wěn)定，靈敏度下降。聲光可調(diào)濾光器型（AOTF型）近紅外分析儀使用交變電場控制晶體的排列實(shí)現(xiàn)對復(fù)合光的分光，分光的譜帶較寬，分辨率較低，且自然界的雜光會(huì)有影響。多通道型近紅外分析儀的原理為:光源發(fā)出的光經(jīng)過樣品后聚焦到固定光柵上,經(jīng)全息光柵色散后的光由多通道檢測器同時(shí)檢測。其缺點(diǎn)是動(dòng)態(tài)范圍有限，且對溫度敏感。?

20世紀(jì)70年代初實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體激光器的室溫、連續(xù)激射后，開創(chuàng)了半導(dǎo)體激光器發(fā)展的新時(shí)期。目前它已經(jīng)是光纖通訊、光纖傳感、光盤記錄存儲(chǔ)、光互連、激光打印和印刷、激光分子光譜學(xué)以及固體激光器泵浦中不可替代的重要光源，此外，在光學(xué)測量、機(jī)器人與自動(dòng)控制、醫(yī)療、原子和分子物理的基礎(chǔ)研究等方面也有廣泛應(yīng)用。它已經(jīng)是需要高效單色光源的光電子器件中不可缺少的光學(xué)器件。?

半導(dǎo)體激光器（LD）的工作原理是，利用半導(dǎo)體物質(zhì)(既利用電子)在能帶間躍遷發(fā)光，用半導(dǎo)體晶體的解理面形成兩個(gè)平行反射鏡面作為反射鏡，組成諧振腔，使光振蕩、反饋、產(chǎn)生光的輻射放大，輸出激光。與其他種類的激光器相比，半導(dǎo)體激光器具有十分突出的優(yōu)點(diǎn)，除了體積小、重量輕、轉(zhuǎn)換效率高、省電等優(yōu)點(diǎn)外，半導(dǎo)體激光器的激射頻率可在較寬的范圍內(nèi)調(diào)諧，激射功率和頻率可以方便、高效地進(jìn)行直接調(diào)制，且調(diào)制范圍大。且?LD光譜與LED光譜相比較其半寬小于2nm，邊膜抑制比大于30dB，有效光功率高等。?

發(fā)明內(nèi)容

為了克服傳統(tǒng)的近紅外光譜分析儀所存在的局限性，提供了陣列式半導(dǎo)體激光器近紅外光譜分析儀。?

陣列式半導(dǎo)體激光器近紅外光譜分析儀，該儀器包括光源半導(dǎo)體激光器、積分球、樣品杯、微處理器、鍵盤輸入與結(jié)果顯示裝置，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理單元；所述的半導(dǎo)體激光器通過光纖與積分球連接，半導(dǎo)體激光器的光通過光纖進(jìn)入積分球；所述的積分球包括集成于積分球壁上的光入射孔、探測器口和樣品杯入口，樣品杯由樣品杯入口與積分球連接；鍵盤輸入與結(jié)果顯示裝置置于儀器的外殼上，與微處理器相連。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理單元通過USB接口與微處理器相連；積分球的外圓周上的探測器口上設(shè)探測器，探測器測出的光信號(hào)變化通過前置放大電路與微處理器相連。?