[實用新型]一種基于面陣列多波長濾光器的微型光譜分析系統

有效

• 申請號: 201720078247.4
• 申請日: 2017-01-22
• 公開（公告）號: CN206497030U
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 朱業偉;曹江娜;汪軍;曾智朋;王征;王帥
• 申請（專利權）人: 北京格致同德科技有限公司
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及光譜分析技術領域，尤其涉及一種基于面陣列多波長濾光器的微型光譜分析系統。

背景技術

光譜分析是指根據物質的光譜特征來鑒別物質性質及分析其化學組成及結構、以及各成分相對含量的一種分析方法，具有操作簡單、分析速度快，可同時進行多組分定性、定量分析等特點，被廣泛地應用于農業、石油化工、制藥、紡織和環保等領域。光譜儀作為認識物質世界的一種重要儀器，越來越多地向著小型化甚至微型化方向發展。當前，越來越多的光譜儀在實際生產中以傳感器的形式出現，亦或是與便攜式移動電子設備——如：手機、平板電腦等——相結合，不再是傳統的放在專業實驗室的笨重大型設備。因此，出于實際應用角度對光譜儀的結構提出了更高的要求。

一套完整的光譜分析設備主要由光學系統、電子系統、機械系統和數據處理系統等組成。其中，光學系統是光譜儀的核心，主要包括光源、分光系統和檢測器等。分光系統的作用是將復合光分開成單色光，其性能直接影響光譜儀的核心參數、穩定性，并決定著光譜儀的使用環境等關鍵因素。現有的分光技術主要有法布里-珀羅干涉型（包含基于單波長濾光片型、線性漸變濾光片型）、光柵色散型、傅里葉變換型、聲光可調濾光器型。

目前，光柵色散型光譜儀和傅里葉變換型光譜儀的市場占有率較高；由于儀器內部存在可移動部件，因此對儀器的使用環境有較高的要求。聲光可調濾光器型光譜儀易受溫度影響，需要采取嚴格的控溫措施才能保證光譜儀波長的穩定。但是，上述三種類型的光譜儀由于光路相對復雜，導致其體積較大，較難實現真正的儀器小型化到以傳感器形式存在的程度，從而很難與便攜式移動電子設備相融合。

法布里-珀羅干涉型光譜儀是指采用干涉濾光片分光進行分光的一類光譜儀。如附圖1所示，鍍層的厚度不同，濾光片透過的波長則不同，并且遵循“鍍層厚度等于透過波長的半波長的整數倍”規則。傳統的濾光片型光譜儀是從復合光中用固定波長的濾光片（如附圖1所示）過濾出所需波長，然后用于光譜分析。因此，該類光譜儀的波長變量數有限，一般不超過10個波長變量數，很難用于復雜成分分析。線性漸變濾光片，如附圖2所示，和普通濾光片的不同之處在于，其中間鍍層呈楔形，沿著基材橫向延伸，不同位置鍍層厚度不同，因此，不同位置透過的波長亦不同，且呈線性分布。線性漸變濾光片應用于光譜儀的制造，一般直接與線陣檢測器耦合，因此一般采用該類方法的光譜儀都必須采用線陣檢測器，與單點檢測器相比，增加了制造成本，而且難以實現微型化。

目前市場上基于各種不同分光原理的光譜儀主要作為分析儀器單獨使用。因此，如何通過改進分光系統，實現光譜分析儀器的微型化，并在實際應用中以傳感器的形式與便攜式移動電子設備——如：手機、平板電腦等融合，是當前光譜分析系統亟待解決的難題。

發明內容

（一）要解決的技術問題

本實用新型的目的是提供一種基于面陣列多波長濾光器的微型光譜分析系統，以解決現有光譜分析儀器體積龐大、在實際應用中不能以傳感器的形式與便攜式移動電子設備融合、僅作為分析儀器單獨使用的問題。

（二）技術方案

為了解決上述問題，本實用新型通過下述技術方案實現。

一種基于面陣列多波長濾光器的微型光譜分析系統，其特征在于，包括：面陣列光閥，面陣列多波長濾光器，檢測器，控制系統和光源；所述面陣列光閥、檢測器皆與光源與控制系統電連接。

根據本實用新型，所述控制系統控制光源和面陣列光閥的開關，以及將電信號轉換成數字信號并輸出。

根據本實用新型，所述光源可以是紫外、可見光、近紅外和中紅外發射光源；作為近紅外光源，優選但不局限于鹵鎢燈，光源發出的光經待測物反射或透射后依次通過面陣列光閥和面陣列多波長濾光器。

根據本實用新型，所述面陣列光閥由二維陣列的光閥單元組成，呈矩形，光閥單元之間彼此獨立，并可被單獨控制其打開或關閉，所述光閥單元的數量與所述面陣列多波長濾光器的濾光通道數量相同，所述光閥單元與所述面陣列多波長濾光器的濾光通道在空間位置上一一對應。

根據本實用新型，所述面陣列多波長濾光器是一種陣列光譜帶通濾光器，由二維陣列的濾光通道構成，每一個通道只能允許一個特定波長的光通過。不同通道可以通過相同波長的光，也可以通過不同波長的光。

根據本實用新型，所述檢測器可以由單個檢測單元構成，也可以由線陣列或面陣列檢測單元構成，完成光信號的接收及轉換。

（三）有益效果

本實用新型的上述技術方案具有如下優點：