[發明專利]一種可見光傅里葉變換吸收光譜測量方法及系統

有效

• 申請號: 201710373538.0
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107144537B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 王旭柱;張廣玉;梅方方
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G01N21/39;G01N21/25;G01N21/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種可見光傅里葉變換吸收光譜測量方法及系統，其中系統包括兩組邁克爾遜干涉儀、光電檢測器件和信號采集與處理系統，所述邁克爾遜干涉儀與所述光電檢測器件連接后接入信號采集與處理系統，所述兩組邁克爾遜干涉儀為第一邁克爾遜干涉儀和第二邁克爾遜干涉儀，所述第一邁克爾遜干涉儀為移動臂光束折疊4次的邁克爾遜干涉儀，本發明第二邁克爾遜干涉儀采用中空立方反射鏡代替玻璃立方反射鏡消除玻璃體引起的誤差，同時采用雙光束輸出同時測量，以實現光譜吸收曲線的計算。第一邁克爾遜干涉儀(參考光干涉儀)和第二邁克爾遜干涉儀(被測光干涉儀)的布局采用關于移動軸對稱式設計結構，從而提高兩干涉儀光程差變化的同步性，提高被測光干涉圖光程差采樣間隔定位的準確性。

技術領域

本發明涉及一種吸收光譜測量方法及系統，特別是一種基于光束折疊技術的可見光傅里葉變換吸收光譜測量所能達到的分辨率和精度，在低成本前提下實現較高光譜分辨率和精度的吸收光譜測量方法及系統。

背景技術

由于傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)固有的高通量、多通道優點及高光譜定標精度、寬光譜范圍等優點,使其在紅外和近紅外波段逐漸取代分光式光譜儀廣泛應用于原子與分子物理學、分析化學、光譜學等各個學科領域。在紫外及可見光波段，難以獲取高分辨率、高精度的干涉圖光程差定位采樣間隔，這是傅里葉變換光譜測量方法很難獲得較高光譜測量分辨率和精度的主要原因之一，另一原因是短波長測量對掃描過程動鏡平穩性要求更高。雖然許多光程差間隔定位方法被嘗試使用，但僅限于低分辨率測量。為獲得高精度光程差定位間隔的被測光干涉圖采樣結果，需要高精度動鏡掃描控制(包括速度和平衡姿態)，因成本昂貴難以商業化推廣。

國內期刊有相當數量傅里葉變換紅外光譜儀的相關論文發表，由早年的多為關于儀器應用的文章發展為近年相關研究論文。論文分析了干涉成像光譜儀動鏡為平面鏡時由于傾斜帶來的問題，具體分析了由動鏡傾斜引起的干涉強度變化和采樣誤差，得到對平面動鏡傾斜角的限制條件和角反射動鏡橫移量的限制條件；通過建立傅里葉變換光譜儀中動鏡、定鏡和干涉面的坐標對應關系，在傾斜誤差分析的基礎上，對動鏡的最大傾斜角度和減少誤差的方法進行討論并提出了兩種動態校正的思路；對傅里葉變換紅外光譜儀中立方反射鏡特性進行了分析；進行了傅里葉變換紅外光譜儀復數光譜誤差分析及輻射定標方法的研究以及利用標準黑體定標。

國內期刊未見紫外及可見光傅里葉變換光譜儀的研究報道。

精確等光程差定位間隔的干涉圖采樣是傅里葉變換光譜儀獲得光譜測量高分辨率和精度的必要條件。傅里葉紅外光譜儀的采樣脈沖是由邁克爾遜干涉儀動鏡掃描產生的HeNe激光干涉條紋經過過零比較獲得。眾所周知，HeNe激光波長非常穩定和精確，因而傅里葉紅外光譜儀的光譜定標非常準確且長期穩定遠遠優于分光式光譜儀。然而對于短波長范圍(可見光和近紫外波段)來說，HeNe激光干涉條紋經過過零比較產生采樣光程差間隔的分辨率不足以滿足Nyquist采樣定理，無法得到該波長范圍的測量光譜。