[發明專利]一種基于線性漸變濾光片的微型固化近紅外光譜儀

在審

• 申請號: 201510032413.2
• 申請日: 2015-01-22
• 公開（公告）號: CN104568826A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 王慧捷;李奇峰;王洋;陳達
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N21/359
• 分類號: G01N21/359
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 溫國林

技術領域

本發明涉及光譜分析儀器技術領域，尤其涉及一種基于線性漸變濾光片的微型固化近紅外光譜儀。

背景技術

近紅外光譜是介于可見光和中紅外之間的電磁輻射波段，波長范圍為780-2526nm。當一束具有連續波長的近紅外光NIR照射物質時，如果物質分子中某個基團的振動頻率或者轉動頻率和NIR的頻率一樣，物質分子就會吸收對應頻率NIR的能量，同時，物質分子的振動能級或者轉動能級將由基態躍遷至某一激發態。根據物質分子對NIR選擇性吸收的現象，可以對物質的分子結構和分子組成進行定性的分析，獲得物質的成分信息，同時，物質分子對不同頻率的NIR具有不同的吸收系數，結合化學計量學方法，可以通過對近紅外光譜的數據建立數學模型，定量地分析物質成分的含量信息。因而，形成了近紅外光譜檢測技術，具有鮮明的特點，包括：對樣品不接觸、無損害，無需預處理、不污染環境，分析速度快、效率高、實時性好，設備簡單、操作方便等，目前，在醫學和藥學、化學和材料科學、食品科學、環境保護、地質考古、刑偵鑒定等領域有著廣泛的應用。

近紅外光譜儀是近紅外光譜檢測技術的運用工具，隨著科學技術的不斷發展和進步，近紅外光譜儀已經具有較高的檢測水平。近紅外光譜儀的核心部分是分光系統，根據分光系統的不同原理，近紅外光譜儀主要分為色散型、干涉型、濾光型三種類型。其中，色散型主要是通過使用棱鏡、光柵等色散元件對近紅外光束進行分光，獲得不同波長的近紅外光的強度信息；干涉型主要是基于邁克爾遜干涉儀原理，移動動鏡調整兩束紅外光之間的光程差，并獲取對應不同光程差的干涉光強度，通過對干涉光信號進行傅里葉變換獲得近紅外光譜信息；濾光型主要是通過調整濾光特性，限制近紅外光束的波長范圍，先后獲取不同波長的近紅外光強度信息，實現分光作用。三種類型近紅外光譜儀的技術已經十分成熟，具有高精度、高分辨率、高信噪比等特性，但是，內部結構比較復雜，儀器設計難以小型化，同時，內部具有移動的元器件，對穩定性具有潛在的影響。

發明內容

本發明提供了一種基于線性漸變濾光片的微型固化近紅外光譜儀，本發明通過使用線性漸變濾光片LVF構成分光系統，使得近紅外光譜儀具有固定的內部元器件和簡單、緊湊的內部光路，實現微型固化的設計，詳見下文描述：

一種基于線性漸變濾光片的微型固化近紅外光譜儀，包括：光源，所述微型固化近紅外光譜儀還包括：拋物面反射鏡、樣品池、線性漸變濾光片和陣列式探測器；

所述光源產生近紅外光束，所述拋物面反射鏡對所述近紅外光束進行離軸反射，產生平行光束；所述樣品池放置待測樣品，采集透射的近紅外光信號；

所述線性漸變濾光片構成分光系統，通過濾光特性對所述近紅外光信號進行分光；所述陣列式探測器檢測入射到不同位置處的不同波長的近紅外光信號。

所述微型固化近紅外光譜儀的采樣方式為透射式。

另一實施例，一種基于線性漸變濾光片的微型固化近紅外光譜儀，包括：光源，所述微型固化近紅外光譜儀還包括：拋物面反射鏡、直角三棱鏡、樣品池、線性漸變濾光片和陣列式探測器；

所述光源產生近紅外光束，所述拋物面反射鏡對所述近紅外光束進行離軸反射，產生平行光束；

所述近紅外光束在所述直角三棱鏡的斜邊處發生一次全內反射；所述樣品池放置待測樣品，采集反射的近紅外光信號；

所述線性漸變濾光片構成分光系統，通過濾光特性對所述近紅外光信號進行分光；所述陣列式探測器檢測入射到不同位置處的不同波長的近紅外光信號。

所述微型固化近紅外光譜儀的采樣方式為反射式。

進一步地，所述陣列式探測器為InGaAs陣列探測器。

本發明提供的技術方案的有益效果是：本發明通過使用線性漸變濾光片LVF構成分光系統，實現了近紅外光譜儀內部元器件的固定化和內部光路的簡單化、緊湊化，具備了微型固化的特點，提高了近紅外光譜儀的便攜性和穩定性。該微型固化近紅外光譜儀可以通過采樣光路形式的變化，實現透射式和反射式兩種采樣方式的近紅外光譜檢測。

附圖說明

圖1為實施例1的一種基于線性漸變濾光片的微型固化近紅外光譜儀的結構示意圖；

圖2為實施例2的一種基于線性漸變濾光片的微型固化近紅外光譜儀的結構示意圖。

附圖中，各標號所代表的部件列表如下：

1：光源；????????????????????????????2：拋物面反射鏡；

3：樣品池；??????????????????????????4：線性漸變濾光片；