[發明專利]一種光譜分析裝置和方法

在審

• 申請號: 201611028872.4
• 申請日: 2016-11-19
• 公開（公告）號: CN108088794A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 賴博;王繼光
• 申請（專利權）人: 北京世紀桑尼科技有限公司;賴博
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/63
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種光譜分析裝置和方法，通過在遠心掃描透鏡的光瞳位置放置分光棱鏡，使被測樣品發射的復色光準直后經過分光棱鏡和遠心掃描透鏡，在分光棱鏡的分光方向上按波長排列匯聚于遠心掃描透鏡的成像焦面；同時，在遠心掃描透鏡的成像焦面放置反射鏡，該反射鏡的尺寸剛好能阻擋由樣品反射或發射的、與光源發射的單色光波長相同的、經過分光棱鏡分光、由遠心掃描透鏡匯聚的光，同時將光源發射的、匯聚于反射鏡的單色光反射向遠心掃描透鏡和分光棱鏡，照明或激發被測樣品，避免使用分光鏡或濾光鏡，提高光譜分辨和分析能力。

技術領域

本發明涉及一種光譜分析裝置和方法，特別涉及基于空間色散的，研究拉曼光譜和熒光光譜的光譜分析。本發明主要應用于染織工業、環境科學、生物學、材料科學、高分子化學、催化、煤結構研究、石油工業、生物醫學、生物化學、藥學、無機和配位化學基礎研究、半導體材料、日用化工等研究領域。

背景技術

目前，所有需要光源照明或激發樣品的光譜分析儀，在光路里用分光鏡耦合照明光路和檢測光路，或用一片濾光鏡阻擋光源發射的光進入檢測光路。但是，現有的制造技術無法將分光鏡或濾光鏡的帶寬縮小至激光的線寬，使樣品發射的、與光源波長相近的光信號無法進入或只能部分進入檢測光路，導致現有的光譜分析儀無法分辨和分析該波段的光譜數據。例如，用于拉曼光譜分析儀的532nm和785nm激光器，其線寬都優于0.1nm，而最好的分光鏡或濾光鏡在532nm處的帶寬僅僅能達到3nm，在785nm處的帶寬甚至只能能達到5nm。因此，使用532nm或785nm激光作為光源時，采用分光鏡或濾光鏡光路結構的光譜分析儀，無法分辨和分析530.5～533.5納米或782.5～787.5nm波段的光譜。

因此，現有的分光鏡或濾光鏡制造技術，限制了目前的光譜分析儀分辨和分析緊挨著光源波長的波段的光譜的能力，而這一波段的光譜信息則常常包含了關鍵信息。

發明內容

本發明的目的，是一種光譜分析裝置和方法，通過在遠心掃描透鏡的光瞳位置放置分光棱鏡，使被測樣品發射的復色光準直后經過分光棱鏡和遠心掃描透鏡，在分光棱鏡的分光方向上按波長排列匯聚于遠心掃描透鏡的成像焦面；同時，在遠心掃描透鏡的成像焦面放置反射鏡，該反射鏡的尺寸剛好能阻擋由樣品反射或發射的、與光源發射的單色光波長相同的、經過分光棱鏡分光、由遠心掃描透鏡匯聚的光，同時將光源發射的、匯聚于反射鏡的單色光反射向遠心掃描透鏡和分光棱鏡，照明或激發被測樣品，避免使用分光鏡或濾光鏡，提高光譜分辨和分析能力。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

如圖1所示，一種光譜分析裝置和方法，包括：光源1、照明透鏡2、反射鏡3、遠心掃描透鏡4、分光棱鏡5、準直透鏡6、小孔光闌7、出射透鏡8、遠心成像透鏡9、線性相機10和計算機(未畫出)，其特征在于：

被測的樣品14發出的光，經過出射透鏡8、小孔光闌7、準直透鏡6、分光棱鏡5和遠心掃描透鏡4后，以按波長排列的形式成像于遠心掃描透鏡4的成像焦面；

反射鏡3位于遠心掃描透鏡4的成像焦面，將光源1發射的、經過照明透鏡2匯聚的單色光反射向遠心掃描透鏡4，反射方向與遠心掃描透鏡4的光軸平行，再經過分光棱鏡5、準直透鏡6、小孔光闌7和出射透鏡8照明激發樣品14或導入其它光路；反射鏡3剛好阻擋由樣品14發射的、與光源1發射的單色光波長相同的、經過分光棱鏡5和遠心掃描透鏡4的光；

分光棱鏡5的位置位于遠心掃描透鏡4的光瞳；

遠心成像透鏡9的物端焦面與遠心掃描透鏡4的成像焦面完全重合，其成像焦面位于線性相機10；

線性相機10的長軸與分光棱鏡5的分光方向重合；

計算機(未畫出)用以控制光源1的開關，線性相機10的曝光和數據分析。

另外，