[發明專利]一種寬光譜高分辨率的光譜儀

有效

• 申請號: 201610571574.3
• 申請日: 2016-07-19
• 公開（公告）號: CN106289525B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 萬助軍;占爽;顏世佳;馮冬;羅志祥
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/30;G01J3/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 張建偉

1.一種寬光譜高分辨率的光譜儀，其特征在于，包括步進電機(1)、多孔圓屏(2)、濾光片(3)、狹縫(4)、準直鏡(5)、平面反射鏡(6)、濾光片陣列(7)、光柵(8)、柱面反射鏡(9)、聚焦鏡(10)和線陣CCD芯片(11)；

所述步進電機(1)轉軸與多孔圓屏(2)相連，用于驅動其同軸轉動；

所述多孔圓屏(2)為圓盤形，其表面等角度設有多個圓孔，圓孔上覆蓋有一個濾光片(3)，各圓孔上濾光片工作波長范圍遞增或遞減，用于選擇性通過一個子波段的光；各子波段的波長范圍允許部分交疊，但全部子波段應覆蓋所測對象光譜范圍；

所述狹縫(4)設在入射光路上，用于擋住雜散光，其狹縫中心與準直鏡中心重合；

所述準直鏡(5)的反射面正對狹縫(4)，用于將通過狹縫(4)的各子波段光準直后，反射到平面反射鏡(6)；

所述平面反射鏡(6)與所述準直鏡(5)錯位相對設置，用于折疊光路，將準直鏡(5)反射來的光，反射到濾光片陣列(7)；

所述濾光片陣列(7)由多個不同波長的條形濾光片組成，其數量與多孔圓屏的開孔數量相同；各濾光片的一端互不相連，各濾光片角間距由子波段中心波長確定；各濾光片陣列的濾光片波長選擇與多孔圓屏上各孔濾光片按順序相對應，各濾光片的工作波長從光入射方向開始依次遞增或遞減；

所述光柵(8)設在濾光片陣列(7)反射光路上，用于將濾光片陣列(7)反射來的入射光，反射到與其錯位相對設置的柱面反射鏡(9)，在空間上將不同波長的入射光予以分離；

所述柱面反射鏡為凹柱面鏡(9)，用于矯正光譜儀光學系統的像散，將光柵反射來的光投射到與其相對設置的聚焦鏡(10)的反射面；

所述聚焦鏡(10)為一球面反射鏡，用于將柱面反射鏡反射來的光，反射聚焦于所述CCD芯片(11)。

2.根據權利要求1所述的光譜儀，其特征在于，工作時，入射光經過步進電機(1)驅動的多孔圓屏(2)，由于各孔覆蓋有不同波長的濾光片(3)，隨著步進電機(1)轉動，不同子波段的光束依次通過其上等角距排列的孔，經準直鏡(5)準直后，反射在用于折疊光路的平面反射鏡(6)上，由其反射到濾光片陣列(7)上；由于濾光片陣列(7)處的濾光片與多孔圓屏處的濾光片陣列相對應，因此不同子波段的光束將打在相對應的濾光片上；并以不同的角度被反射在光柵(8)的反射表面，由其反射并在空間上分離后，以相同的角度反射到柱面反射鏡(9)，由柱面反射鏡(9)反射并通過聚焦鏡(10)聚焦，投射在線陣CCD芯片(11)上；隨著多孔圓屏(2)轉動，入射光譜的各子波段的光束逐一投射在線陣CCD芯片(11)上，從而實現了寬光譜高分辨率的光譜測量。

3.如權利要求1所述的光譜儀，其特征在于，所述多孔圓屏(2)之前或之后，設有一個狹縫(4)，用于擋住雜散光。

4.如權利要求1所述的光譜儀，其特征在于，所述光柵(8)是閃耀光柵。

5.如權利要求1所述的光譜儀，其特征在于，所述濾光片陣列(7)中，各濾光片角間距按各濾光片中心波長衍射角相等的原則確定。