[實用新型]行星表面物質及大氣遠程原位綜合測試系統

有效

• 申請號: 201320817243.5
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN203606289U
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 朱香平;張文松;湯潔;趙衛;段憶翔;豆西博
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G01S17/88
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 胡樂

技術領域

本實用新型涉及物質元素及成分測試技術，具體涉及一種行星表面物質及大氣遠程原位綜合測試系統。

背景技術

對行星表面微觀形貌、巖石/土壤元素組成、礦物物質成分以及大氣探測在深空探測中的重要任務，各國紛紛研制了不同類型的分析儀器，主要有顯微成像儀、熱成像儀、拉曼光譜儀、紅外光譜儀、α粒子X射線質譜儀（APXS）、X射線熒光分析儀等。其中大氣探測有如美國“鳳凰號”中的激光雷達，激光誘導擊穿光譜（LIBS）技術作為表征物質元素的新方法也已經在美國的“好奇號”上得到應用。

上述探測任務分別采用不同的系統，分開進行，增加了載荷的重量和成本。因此如何把星表面微觀形貌、巖石/土壤元素組成、礦物物質成分以及大氣探測等多種探測任務結合起來，設計新的聯合探測系統及方法，提供一種緊湊的多功能儀器裝置和方法，對未來深空探測具有重要的意義。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種緊湊的能夠獲取行星表面遠程顯微圖片及定性和定量分析行星表面物質的綜合測試系統。

本實用新型的技術解決方案是：

行星表面物質及大氣遠程原位綜合測試系統，包括激光定位系統、遠程LIBS系統、遠程Raman系統、激光雷達系統以及安裝調節底座；

所述激光定位系統包括連續激光器（3）、全反鏡（5）、卡塞格林光學系統、一維平移臺（13）、分束鏡一（21）、分束鏡二（19）、CCD（20）；所述卡塞格林光學系統包括光學保護窗口（2）、卡塞格林遮光罩（10）、主鏡（14）、次鏡（12）；所述光學保護窗口（2）設置在卡塞格林遮光罩（10）的正前方；所述全反鏡設置在光學保護窗口和次鏡之間，用于將連續激光器（3）的出射光反射至卡塞格林光學系統正前方；所述次鏡（12）設置在一維平移臺（13）上，所述一維平移臺（13）能夠帶動次鏡沿卡塞格林光學系統軸線平移；所述分束鏡一設置在主鏡（14）正后方，所述分束鏡二設置在分束鏡一的反射光路上，所述CCD設置在分束鏡二的反射光路上；

所述遠程LIBS、遠程Raman系統、激光雷達系統包括雙波長脈沖激光器（7）、45°雙色鏡（6）、半透半反鏡（4）、擴束器（8）、準直透鏡（9）、低通濾波片（11）、分束鏡一（21）、分束鏡二（19）、會聚透鏡（18）、陷波濾波片（17）、光纖探頭、光譜儀、ICCD；所述雙色鏡設置在雙波長脈沖激光器的出射光路上，所述半透半反鏡設置在雙色鏡透射光路和連續激光器出射光路的交匯處；所述擴束器、準直透鏡、低通濾波片依次設置在雙色鏡的反射光路上，且低通濾波片位于雙色鏡反射光路和卡塞格林光學系統軸線交匯處；會聚透鏡、陷波濾波片、光纖探頭依次設置在分束鏡二的透射光路上，光纖探頭與光譜儀通過光纖連接；所述至少一組激光雷達探測單元依次設置在分束鏡一的正后方，激光雷達探測單元包括窄帶濾波片（22、23、24）、位于窄帶濾波片反射光路上的透鏡（25、26、27）、設置在透鏡后方的光電倍增管（28、29、30）；

所述安裝調節底座包括底座（33）、360°水平旋轉機構（32）、180°傾斜角度旋轉機構（31）、至少一組探測單元；所述360°水平旋轉機構32設置在底座上，所述180°傾斜角度旋轉機構設置在360°水平旋轉機構上，所述激光定位系統、遠程LIBS系統、遠程Raman系統、激光雷達系統均固定在180°傾斜角度旋轉機構上。

基于上述基本方案，本實用新型還做如下優化限定和改進：

上述連續激光器（3）為650nm連續激光器；所述雙波長脈沖激光器為1064nm/532nm脈沖激光器；所述光譜儀為帶時間分辨具有時間延遲控制的ICCD光譜儀；所述半透半反鏡（4）采用透650nm反532nm反射鏡；所述雙色鏡（6）鍍雙波長分束膜，工作角度為45，對532nm激光完全透射，對1064nm激光反射；所述分光鏡（11）鍍寬光譜分束膜，工作角度為45°，對出射1064nm激光反射，對收集到的光譜透射；所述分光鏡二（19）鍍寬光譜分束膜，工作角度為45°，對可見光和收集光譜進行分離，使部分可見光以20%左右的采樣量進入CCD相機；所述窄帶濾光片（22、23、24）將部分后向散射回來的光學信號進行分光，鍍窄帶光譜分束膜，工作角度為45°。

上述的光學保護窗口(2)為一施密特校正板，內側面為平面，外側面為非球面。

本實用新型的優點是：