[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

本發明公開了一種主動照明的光譜探測儀及其光譜探測方法。該發明基于聲光可調濾光器或液晶可調濾光器等可電控分光器件的分光功能，利用主動照明光源將被測物照亮，被測物的散射光經過準直透鏡組準直，再利用聲光可調濾光器對準直光進行光譜濾光，從而探測散射光的光譜特性，利用散射光的光譜曲線與標準光譜定標板的光譜曲線進行比對，從而分析被測物的成份信息。該發明適用于光譜檢測與分析等領域，該光譜探測儀結構簡單，光譜探測定標方法簡單、價格低廉。

技術領域

本發明涉及一種光譜分析儀器，特別指一種主動照明的光譜探測儀及其光譜探測方法，該發明適用于光譜檢測與分析領域，特別適用于食品、藥品等成份檢測等領域。

背景技術

光譜儀器從其出現以來就在實驗室中扮演著至關重要的角色。各類光譜分析技術被應用在過程監控、化合物識別、化學結構測定等任務中。近年來，隨著各地方政府對環境/污染監控政策的日趨嚴厲，使得監測儀器的需求不斷增加，未來光譜儀器需求的放開也成了大勢所趨。與傳統的分析方法和手段相比，近紅外光譜儀器可與計算機結合進行分析，不但能大大加快檢測速度，而且可減少了人為分析的誤差，也避免了化學分析法產生的污染對操作人員健康的損害。因此，近紅外非常適合于各類指標同時檢測、在線檢測及商檢，具有快速、無損、多指標同步檢測的優點，應用前景廣闊。

紅外光譜儀的應用領域包括了如牛奶和糧食的食品產業、制藥業、生物技術、細胞分析及塑料循環利用產業。與化學濕法和液相色譜技術相比，近紅外光譜技術被認為是定量分析的理想工具，可用于過程控制，質量鑒定、探測原始材料和過程副產品、混合物的化學定量分析。紅外光譜儀在其他如食品生產方面也有特殊應用，如測量啤酒中水和酒精含量，奶酪中油和水的含量及其他食品。其他應用包括了塑料處理、精細化學品、制藥及農業以測量各式各樣的參數。隨著我國經濟的迅速發展，人們的生活水平得到了很大的提高，對于食品的營養、保健及安全給予了越來越多的關注。近年來由于一系列食品原料的化學污染、畜牧業中抗生素的應用、基因工程技術的應用，使食品污染導致的食源性疾病呈上升趨勢。我國三鹿奶粉事件或者說三聚氰胺食品安全事故，更是對整個食品行業甚至對中國食品和農產品加工業在世界范圍的品質聲譽構成了負面影響，對消費者所造成的生理和心理傷害則是無法彌補的。近紅外光譜分析技術目前已經在肉類、食用油、奶制品、酒類、飲料等食品領域監察不法商販制假摻假、預防食源性疾病、以及預防由于改變的原料、技術和工藝可能產生安全問題等方面得到大量的應用。近紅外成分分析儀器主要類型有：酒精分析儀；乳品分析儀；肉品分析儀；聚合物分析儀；近紅外分析儀。其應用類型包括：飲料，乳品，肉制品，聚合物，糖果，水果，化妝品，藥品，化學品。

本發明利用聲光可調諧濾光器的波長可選擇性,從而實現對物質的光譜探測。聲光可調諧濾光器(Acousto-optic tunable filter，AOTF)是一種窄帶可調諧濾光器，它是根據聲光作用原理制成的分光器件。通過改變施加在晶體上的射頻驅動的頻率選擇分光波長，從而實現波長掃描。目前該技術已廣泛應用于非成像及成像光譜儀器。

發明內容

本發明的目的是提供了一種主動照明的光譜探測儀及其光譜探測方法，該發明基于聲光可調濾光器等可電控分光器件的分光功能，利用主動照明光源將被測物照亮，被測物的散射光經過準直透鏡組準直，再利用聲光可調濾光器對準直光進行光譜濾光，從而探測散射光的光譜特性，利用散射光的光譜曲線與標準光譜定標板的光譜曲線進行比對，從而分析被測物的成份信息。

該發明的關鍵部件為聲光可調濾光器，聲光可調諧濾光器(Acousto-optictunable filter，AOTF)是一種窄帶可調諧濾光器，它是根據聲光作用原理制成的分光器件。通過改變施加在晶體上的射頻驅動的頻率選擇分光波長，從而實現波長掃描。目前該技術已廣泛應用于非成像及成像光譜儀器。聲光可調濾光器(AOTF)的分光原理：當一束復色光通過一個高頻振動的具有光學彈性的晶體時，某一波長的單色光將會在晶體內部產生衍射，以一定角度從晶體中透射出來，未發生衍射的復色光則沿原光線傳播方向直接投射過晶體，由此達到分光的目的。當晶體振動頻率改變時，可透射單色光的波長也相應改變。