[發明專利]基于微機電系統的傅里葉光譜儀

有效

• 申請號: 201310263665.7
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN103335987A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 王元光;謝會開;陳巧;蘭樹明;王東琳;周正偉
• 申請（專利權）人: 無錫微奧科技有限公司
• 主分類號: G01N21/63
• 分類號: G01N21/63
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 胡彬

技術領域

本發明屬于光譜儀技術領域，涉及一種基于微機電系統的傅里葉光譜儀。

背景技術

光譜儀器是分析物質組成成分以及結構的強有力工具，可以對樣品進行定性和定量分析，廣泛應用于醫藥化工、地礦、石油、煤炭、環保、海關、寶石鑒定、刑偵鑒定等領域，且這些領域和產業的在線實時監測以及便攜等要求推動光譜儀器微型化的發展，并有著廣闊的應用空間。但是傳統傅里葉變換光譜儀體積龐大、價格昂貴，不利于產品的普及。

近幾年來，微型化光譜儀的研究進展非常迅速，現有的微型光譜儀絕大多數仍采用經典光譜儀原理，由于入射狹縫孔徑和光闌的大小限制了光通量并導致效率嚴重下降，對一些微弱信號的分析極為不利。常見的基于調制原理的微型化光譜儀主要由準直系統、分光系統和探測接收系統組成；分光系統包括分束器及分束器兩個臂上的兩個反射鏡，其中一個反射鏡是動鏡，另一個反射鏡為固定鏡；所述的探測接收系統包括會聚透鏡組和面陣探測器組成。這種光譜儀采用時間調制方式來實現光信號的調制，在探測系統接收處依次形成多個定域干涉條紋；作為反射鏡的動鏡需要一套高精度的驅動系統，該系統的重復性和可靠性難以保證、測量實時性較差，此種光譜儀的機構比較復雜，體積較大。

發明內容

本發明的目的在于提出一種有利于收集樣品激發光，增加激光照射樣品的次數，提高樣品激發光的強度的基于微機電系統的傅里葉光譜儀。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于微機電系統的傅里葉光譜儀，包括第一激光光源、第一準直透鏡、會聚透鏡、樣品池，所述第一激光光源發出的激光經第一準直透鏡準直，經會聚透鏡會聚后照射到樣品池中的樣品上，經樣品反射產生樣品激發光，還包括第一反射鏡，樣品激發光經第一反射鏡收集后，激光和樣品激發光經第一反射鏡反射后再次照射到樣品池中的樣品上，產生樣品激發光。

其中，還包括干涉系統、第三激光光源、以及設置于第一準直透鏡與會聚透鏡之間的第一分光鏡，所述干涉系統包括立方分光鏡、固定鏡、動鏡，第三激光光源與第一分光鏡之間設置有第四分光鏡，第三激光光源發出的激光經第四分光鏡分為兩束，其中一束經第一分光鏡進入干涉系統，樣品反射產生的樣品激發光經會聚透鏡準直后，經第一分光鏡反射進入干涉系統，激光與樣品激發光經立方分光鏡分別分為兩束，一束樣品激發光和一束激光入射到固定鏡，另一束樣品激發光和另一束激光入射到動鏡，兩束樣品激發光和兩束激光分別經固定鏡與動鏡反射后入射到立方分光鏡上得到樣品激發光和激光的干涉信號。

其中，還包括干涉系統、以及設置于第一準直透鏡與會聚透鏡之間的第一分光鏡，所述干涉系統包括立方分光鏡、固定鏡、動鏡，激光與樣品激發光經過會聚透鏡準直后，經第一分光鏡反射進入干涉系統，激光與樣品激發光經立方分光鏡分別分為兩束，一束樣品激發光和一束激光入射到固定鏡，另一束樣品激發光和另一束激光入射到動鏡，兩束樣品激發光和兩束激光分別經固定鏡與動鏡反射后入射到立方分光鏡上得到樣品激發光和激光的干涉信號。

其中，還包括干涉系統、以及位于樣品池一側并與第一反射鏡垂直設置的第三反射鏡，所述干涉系統包括立方分光鏡、固定鏡、動鏡，激光經第三反射鏡與第一反射鏡共同反射后照射到樣品上，經樣品反射產生樣品激發光，樣品激發光和激光進入干涉系統，經立方分光鏡將樣品激發光和激光光束分別分為兩束，樣品激發光的一束光和激光的一束光入射到固定鏡，樣品激發光的另一束光和激光的另一束光入射到動鏡，兩束樣品激發光和兩束激光光束分別經固定鏡與動鏡反射后入射到立方分光鏡上得到樣品激發光和激光的干涉信號。

其中，所述動鏡為MEMS微鏡；所述固定鏡為平面鏡或MEMS微鏡；所述固定鏡和動鏡可互換使用；所述固定鏡采用MEMS微鏡時其鏡面通過產生位移，進行相位調制。

其中，還包括反饋系統，所述反饋系統包括第二反光鏡、第二分光鏡以及四象限探測器，所述第三激光光源發出的激光經第四分光鏡分為兩束，一束激光經第一分光鏡進入干涉系統，另一束激光經第二反光鏡、第二分光鏡反射后照射到動鏡，經動鏡反射后照射到四象限探測器，通過分析四象限探測器上的光斑位置的變化來判斷動鏡的偏轉，并利用MEMS控制系統調整動鏡的運動，使其一直沿著光軸方向運動，實現動鏡的反饋控制。