[實用新型]一種微型光譜儀

有效

• 申請號: 201420126456.8
• 申請日: 2014-03-19
• 公開（公告）號: CN203772414U
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 楊濤;許超;李詠華;黃維;李興鰲;何浩培;沈驍
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 楊楠

技術領域

本實用新型涉及光譜測量裝置，尤其涉及一種制作成本低、制作過程簡單的微型光譜儀，屬于光學測量技術領域。?

背景技術

光譜儀是一種通過獲取研究物質的光譜信號來分析物質的組成和含量的重要分析儀器。光譜儀的應用范圍涵蓋了多個領域，比如生物醫學、地質勘探、現代農業、食品工業、冶金、天文觀測等等，已成為我們了解這個客觀世界的有力工具。隨著它的應用范圍越來越廣，光譜儀器受到越來越廣泛的重視。?

然而，隨著社會的進步和科學技術的迅猛發展，在許多研究、應用領域對光譜儀又提出了更高的要求。特別是在星載分析、地質礦產勘探、航天遙感遙測、環境監測、微流控等領域，在測量頻段寬、分辨率高、抗振動干擾能力強、性能穩定可靠的情況下，需要一種微型化、集成化、智能化的光譜儀。它的功耗小、電壓低、使用方便靈活、性能價格比高，且能快速、實時、直觀地獲取光譜信號。中華人民共和國國家知識產權局于2013年4月24日公開了申請號為201210578653.9的專利文獻，名稱是“一種微型光譜儀”，其核心部件是在透明基底的至少一個表面上固著有至少一層納米粒子涂層的分光器件。于2013年7月10日公開了申請號為201310092371.2的專利文獻，名稱是“一種光譜儀”，其核心部件是在透明基底的至少一個表面上固著有至少一層透明涂層的分光器件。由于不同波長的光通過分光器件后，能在電荷耦合元件(CCD)或者互補金屬氧化物半導體元件(CMOS)的像素元上產生不同的干涉或衍射光強。因此，可以通過測量不同的干涉或衍射光強下一系列像素元的光功率，就可以利用求解大型線性方程組的方法復原光譜。?

但不管是固著納米粒子涂層分光器件還是固著透明涂層分光器件的光譜儀，其制作成本較高，制作過程復雜，需要用到昂貴的設備等。?

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題在于：在保持背景技術中提到的光譜儀性能的前提下，提供一種制作成本更低、制作過程更簡單的微型光譜儀。?

為了實現上述目的，本實用新型所采用的技術方案如下：?

一種微型光譜儀，包括沿光路入射方向依次設置的光學準直裝置、陣列式探測芯片，以及與所述陣列式探測芯片連接的數據采集與分析系統，所述微型光譜儀還包括毛玻璃，所述毛玻璃設置在所述光學準直裝置與陣列式探測芯片之間。?

進一步的，所述光學準直裝置包括兩個共焦的透鏡，以及設置于所述兩個透鏡的共同焦點處的小孔光闌。?

優選的，所述陣列式探測芯片為電荷耦合元件或者互補金屬氧化物半導體元件。?

采用上述方案后，本實用新型的一種微型光譜儀具有以下有益效果：?

1、制作成本更低、且制作過程更簡單。本實用新型的微型光譜儀需要的毛玻璃、透鏡都是常用且價格低廉的產品。而CCD、CMOS產品也很成熟，所以整個裝置制備工藝簡單，不需要昂貴的設備，成本非常低。?

2、體積小，測量時不需要移動光學器件，便于攜帶，測量時振動因素對它影響較小，可用于在復雜環境中的實時測量。?

3、光譜分辨率高，測量范圍寬，復原速度快。光譜的分辨率是由CCD、CMOS像素元的數量決定的，而CCD的像素現在很容易達到百萬以上，所以整個光譜測量裝置可以達到很高的光譜分辨率。探測陣列芯片所能探測到的光譜范圍決定了光譜測量寬度，其光譜測量范圍覆蓋了可見到紅外波段，乃至紫外波段，因此相應該微型光譜儀能有較寬的光譜測量范圍。?

附圖說明

圖1是本實用新型微型光譜儀的橫截面示意圖，

其中1為毛玻璃、2為陣列式探測芯片、3為透鏡、4為小孔光闌。?

圖2是本實用新型入射光譜劃分方法示意圖，

其中橫坐標表示頻率，單位是赫茲；縱坐標表示歸一化光譜功率，單位是瓦特每赫茲；用微積分的方法把入射?光譜按照頻率劃分成n等份，每一份取其中心頻率，每一份的頻寬為Δf，f_j是其中任意一個小矩形的中心頻率，它的幅值為P(f_j)。?

具體實施方式

下面將結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步詳細的說明。?

本實用新型的思路是針對背景技術中所提到的采用固著納米粒子涂層的分光器件還是固著透明涂層的分光器件的光譜儀，其制作成本較高，制作過程復雜，需要用到昂貴的設備等問題，利用常用且價格低廉的毛玻璃替代上述分光器件，保持背景技術中提到的光譜儀性能的前提下，提供一種制作成本更低、制作過程更簡單的微型光譜儀。?