[發(fā)明專利]一種寬波段近景紫外成像光譜裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410177962.4
• 申請日: 2014-04-29
• 公開（公告）號: CN103940514A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 廖寧放;呂航;劉洋;廉玉生;吳文敏;范秋梅;董志剛;曹瑋亮
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: G01J3/45
• 分類號: G01J3/45;G01N21/25
• 代理公司: 工業(yè)和信息化部電子專利中心 11010
• 代理人: 梁軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種寬波段近景紫外成像光譜裝置。

背景技術(shù)

成像光譜技術(shù)作為目標探測、材料測試與分析等領(lǐng)域的新技術(shù)，由于具備高光通量、高光譜分辨率的特點，受到了世界各國的廣泛關(guān)注。目前，在物證鑒定、痕跡檢測、公共安全等領(lǐng)域，已有工作于可見光至紅外波段的，采用色散、液晶可調(diào)濾波器、干涉成像等技術(shù)的成像光譜儀應(yīng)用實例。其中干涉成像光譜技術(shù)能夠獲得整個陣列探測器平面的干涉光譜圖像，具備高光通量、高分辨率的特點，具有較高的應(yīng)用價值。

其中，在近景目標檢測應(yīng)用中，通常更加關(guān)注被測目標的圖像細節(jié)，因此需要獲得高分辨率的圖像。目前使用的紫外、可見光、近紅外成像光譜儀，主要以觀察被測目標在特定波長范圍的光譜圖像為目的。由于紫外波段內(nèi)目標輻射信號比可見和近紅外波段弱2至3個量級，將干涉成像光譜技術(shù)應(yīng)用在紫外領(lǐng)域時，必須設(shè)法抑制可見光、近紅外等長波信號的影響。然而，如果采用紫外濾鏡過濾方式抑制可見光和近紅外光，則由于紫外濾鏡的帶寬較窄，無法滿足對紫外寬波長范圍的檢測；如果采用透鏡與紫外增透膜增加紫外光的透射，則由于光學(xué)材料對紫外波段有較強的吸收，會導(dǎo)致紫外成像探測器接收到的能量弱，可探測信號的動態(tài)范圍小。總之，現(xiàn)有的紫外成像光譜裝置無法在較寬的紫外光譜范圍內(nèi)靈敏地探測到目標信號。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種寬波段近景紫外成像光譜裝置，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中紫外成像光譜裝置無法在較寬的紫外光譜范圍內(nèi)靈敏地探測到目標信號的問題。

一種寬波段近景紫外成像光譜裝置，包括：光源，用于向被測樣品照射紫外光；掃描部，用于以預(yù)設(shè)步長對所述被測樣品進行掃描，以使各次掃描到的部分的反射光分別通過前置成像部在干涉部上成像；所述前置成像部，用于通過反射方式將所述掃描部每次掃描產(chǎn)生的所述反射光進行調(diào)焦，以使所述反射光在所述干涉部成像；所述干涉部，用于將來自所述前置成像部的、每次掃描產(chǎn)生的反射光分別成第一圖像和第二圖像，并將每組所述第一圖像和所述第二圖像傳遞到中繼成像部；其中，每組所述第一圖像的圖像內(nèi)容和所述第二圖像的圖像內(nèi)容相同，相位相差預(yù)設(shè)相位；所述中繼成像部，用于以反射方式將每組所述第一圖像和所述第二圖像疊加干涉成第三圖像并所述第三圖像傳遞到探測部；所述探測部，用于將疊加干涉后的各所述第三圖像的光信號轉(zhuǎn)換為電信號并進行數(shù)據(jù)處理，以獲取所述被測樣品在各光譜波長下的圖像信息。

可選的，所述前置成像部包括卡塞格林（Cassegrain）雙反射鏡，所述中繼成像部包括奧夫納（Offner）三反射鏡。

可選的，所述卡塞格林雙反射鏡或所述奧夫納三反射鏡上設(shè)置有寬帶高反膜。

進一步的，所述掃描部，還用于以預(yù)設(shè)步長對所述被測樣品進行掃描，以使各次掃描到的部分激發(fā)的熒光分別通過前置成像部在干涉部上成像；所述前置成像部，具體用于通過反射方式將所述掃描部每次掃描產(chǎn)生的所述反射光和所述熒光一起進行調(diào)焦，以使所述反射光和所述熒光一起在所述干涉部成像；所述干涉部，具體用于將來自所述前置成像部、每次掃描產(chǎn)生的反射光和熒光一起，分別成所述第一圖像和所述第二圖像，并將每組所述第一圖像和所述第二圖像傳遞到所述中繼成像部。

具體的，疊加干涉后的各所述第三圖像中包括所述被測目標的二維圖像信息和一維干涉條紋信息。

可選的，所述被測樣品至所述探測部的光程為0至10米。

可選的，所述干涉部包括無狹縫分振幅干涉結(jié)構(gòu)。

可選的，所述無狹縫分振幅干涉結(jié)構(gòu)包括分束棱鏡干涉結(jié)構(gòu)或三角共路干涉結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明實施例提供的寬波段近景紫外成像光譜裝置，其前置成像部能夠以反射方式將掃描部每次掃描產(chǎn)生的反射光進行調(diào)焦，從而在干涉部分別成第一圖像和第二圖像，中繼成像部再以反射方式將每組所述第一圖像和所述第二圖像疊加干涉成第三圖像，并通過探測部將疊加干涉后的各第三圖像的光信號轉(zhuǎn)換為電信號并進行數(shù)據(jù)處理。由于前置成像部和中繼成像部都是以反射的方式成像，紫外光并不從成像裝置透射，這樣就避免了成像裝置本身對于各波段紫外光的吸收，大大擴展了可成像的紫外光的波段范圍，此外，反射結(jié)構(gòu)還避免了使用透鏡時會產(chǎn)生的色散現(xiàn)象，因而大大提高了紫外成像質(zhì)量以及干涉條紋質(zhì)量，使得光譜圖像更清晰，光譜數(shù)據(jù)更準確；而干涉部在不利用狹縫的條件下實現(xiàn)干涉能夠使較多的紫外光能量進入探測部，突破性地在紫外寬波段得到干涉光譜圖像，從而實現(xiàn)在紫外寬波段光譜范圍內(nèi)靈敏地探測到目標信號。

附圖說明