[發明專利]一種主動照明的光譜探測儀及其光譜探測方法

在審

• 申請號: 201810945355.6
• 申請日: 2018-08-20
• 公開（公告）號: CN109030364A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 何志平;陳小文;徐睿;姬忠鵬;劉軍;李春來;袁立銀;呂剛;舒嶸;王建宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/35
• 代理公司: 上海滬慧律師事務所 31311
• 代理人: 郭英

1.一種主動照明的光譜探測儀，它包括防塵遮光模塊(1)、光譜分析模塊(2)、數據采集與控制模塊(3)；其特征在于：

所述的防塵遮光模塊(1)由儀器上蓋(101)和儀器下蓋(102)組成；儀器上蓋(101)保護防止灰塵污染光路并方便待測樣品的放置；儀器下蓋(102)保護防止外界因素污染電路并同時固定封裝電路；當儀器探測時直接通過儀器上蓋(101)上預留的樣品孔放置樣品進行探測；

所述的光譜分析模塊(2)由主動會聚光源(201)、載物臺(202)、待測物(203)、垂直反射鏡(204)、準直透鏡組(205)、起偏格蘭棱鏡(206)、聲光可調濾光器(207)、檢偏格蘭棱鏡(208)、會聚透鏡組(209)、水平反射鏡(210)、探測器(211)、光學底板(212)和支撐柱(213)組成；

光譜探測儀工作時，將待測物(203)放置于載物臺(202)上，開啟主動會聚光源(201)，主動會聚光源(201)出射的光線經過垂直反射鏡(204)向上會聚于載物臺(202)上的待測物(203)上，主動會聚光源(201)的會聚光束經過待測物或標準板(203)后產生散射光，散射光經過垂直反射鏡(204)進入準直透鏡組(205)準直，準直后的光經過起偏格蘭棱鏡(206)后形成水平或豎直方向線偏光，該線偏光經過聲光可調濾光器(207)后再經過檢偏格蘭棱鏡(208)，檢偏格蘭棱鏡(208)的方向與起偏格蘭棱鏡(206)的方向正交；當聲光可調濾光器(207)未工作時，準直光無法通過檢偏格蘭棱鏡(208)，當聲光可調濾光器(207)在某一射頻頻率下工作時，某一波長的光會發生衍射，衍射光的偏振方向與檢偏格蘭棱鏡(208)的方向一致，該衍射光經過檢偏格蘭棱鏡(208)、會聚透鏡組(209)后，再通過水平反射鏡(210)將光線水平折返，被探測器(211)探測到，通過改變射頻驅動信號的頻率實現對不同波長的探測，從而完成散射光的光譜曲線探測；光學零件都固定在光學底板(212)上，載物臺(202)通過支撐柱(213)固定在光學底板(212)上；

所述的數據采集與控制模塊(3)由電源及控制電路板(3-1)、射頻功率放大器(3-2)、支撐結構(3-3)、散熱風扇(3-4)組成，電源及控制電路板(3-1)由電源電路(311)、FPGA電路(312)、射頻驅動信號發生電路(313)、光源調節控制電路(314)、信號處理電路(315)、探測器溫控電路(316)、溫度信息采集電路(317)和通信電路(318)組成；其中電源電路(311)將供電轉化為二次電源，滿足數據采集與控制模塊(3)各單元的供電需求；由通信電路(318)接收指令通過FPGA電路(312)控制光譜采集系統工作；FPGA電路(312)控制射頻驅動信號發生電路(313)產生所需頻率的射頻信號，通過射頻功率放大器(3-2)放大，施加于聲光可調濾光器(207)；FPGA電路(312)控制射頻驅動信號發生電路(313)產生射頻通道選擇信號至射頻功率放大器(3-2)選擇射頻信號輸出通道，滿足儀器光譜選擇的需求；FPGA電路(312)控制光源調節控制電路(314)實現對光源強度的調節；FPGA電路(312)控制信號處理電路(315)處理并采集來自于探測器(211)的紅外光譜信號，并通過通信電路(318)輸出；FPGA電路(312)控制探測器溫控電路(316)穩定探測器(210)的制冷溫度；FPGA電路(312)控制溫度信息采集電路(317)和溫度信息收集電路(319)獲取重要部件的實時溫度。

2.根據權利要求1所述的一種主動照明的光譜探測儀，其特征在于：所述的主動會聚光源(201)為寬光譜光源，其光譜曲線覆蓋待測光譜的波長范圍。

3.根據權利要求1所述的一種主動照明的光譜探測儀，其特征在于：所述的聲光可調濾光器(207)的工作光譜覆蓋待測光譜的范圍。

4.根據權利要求1所述的一種主動照明的光譜探測儀，其特征在于：所述的探測器(211)的工作光譜覆蓋待測光譜的范圍。

5.根據權利要求1所述的一種主動照明的光譜探測儀，其特征在于：所述的載物臺(202)為透射玻璃窗口，該透射玻璃窗口波長透射曲線需要覆蓋待測光譜的波長范圍，載物臺(202)的平行度優于10″,通光面面形偏差RMS值優于λ/10@632.8nm。