[發(fā)明專利]一種基于偏振光束飽和吸收光譜的檢測(cè)裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910191432.8
• 申請(qǐng)日: 2019-03-14
• 公開（公告）號(hào): CN111693460A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王冠學(xué);郭驥;李月;丁思同;高秀敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 量敏傳感技術(shù)（上海）有限公司
• 主分類號(hào): G01N21/01
• 分類號(hào): G01N21/01;G01N21/31
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明涉及偏振光束飽和吸收光譜檢測(cè)裝置，包括寬光譜光源、空間濾波器、旋轉(zhuǎn)光柵、濾光片、分光片、光譜儀。寬光譜光源產(chǎn)生的光束通過空間濾波器后經(jīng)透鏡把光束變?yōu)槠叫泄猓叫泄馐?jīng)光柵形成光譜經(jīng)過微納結(jié)構(gòu)使得特定頻率的光進(jìn)入光纖，進(jìn)入光纖的光速經(jīng)過偏振之后形成的偏振光由分光片分為泵浦光和探測(cè)光，將其中的探測(cè)光再分為兩束相同的光，一束經(jīng)過被泵浦光飽和的樣品區(qū)域，另一束通過非飽和區(qū)。如果這兩束光在經(jīng)過樣品之后的差別為零則說明樣品飽和吸收，這時(shí)通過測(cè)量泵浦光來檢測(cè)樣品的組成及結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)具有成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于構(gòu)建、可靠性高、靈活性強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣、信噪比高、光束質(zhì)量高、檢測(cè)精準(zhǔn)等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明設(shè)計(jì)到一種飽和吸收光譜檢測(cè)技術(shù)，特別是涉及一種基于偏振光束飽和吸收光譜的檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)

飽和吸收光譜，吸收光譜是指處于基態(tài)和低激發(fā)態(tài)的原子或分子吸收具有連續(xù)分布的某些波長(zhǎng)的光而躍遷到各激發(fā)態(tài)，形成了按波長(zhǎng)排列的暗線或暗帶組成的光譜。光的吸收程度與光的波長(zhǎng)、物質(zhì)的濃度和光與物質(zhì)作用的距離有關(guān)。基于Lambert-Beer定律根據(jù)吸光度的變化建立濃度數(shù)據(jù)庫(kù)，可以實(shí)現(xiàn)溶液物質(zhì)的定量測(cè)量。因此吸收光譜法是定性及定量地研究物質(zhì)成分及濃度的有效手段。

在先基于飽和吸收光譜的技術(shù)中，雖然具有一定的優(yōu)點(diǎn)，但與本發(fā)明相比，仍存在著本質(zhì)的不足，與先技術(shù)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)為：1、在先技術(shù)中所采用的光源均為可調(diào)諧光源，價(jià)格昂貴，本發(fā)明采用的寬光譜與分光系統(tǒng)相結(jié)合的方案具有成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。2、在先技術(shù)中，光束經(jīng)過整形后由空間光的方式進(jìn)入光譜分析系統(tǒng)。本發(fā)明采用光纖耦合透鏡的方案，可以保證光纖中光束所具有的高斯模式及減少由于空間傳播過程中的噪聲導(dǎo)致的光譜信號(hào)差。3、本發(fā)明在光束經(jīng)整形為平行光束后，設(shè)計(jì)了一種具有微納形式的濾光結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)不盡結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、更有再次提高光束質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明需要解決的問題在于克服先技術(shù)中的不足，提供一種基于偏振光束飽和吸收光譜的檢測(cè)裝置。具有靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、使用簡(jiǎn)單、易于生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的基本思想是：基于飽和吸收光譜原理，采用寬光譜光源結(jié)合旋轉(zhuǎn)光柵的技術(shù)方案，并設(shè)計(jì)一種具有濾光作用的微納結(jié)構(gòu)。在提高信噪比的同時(shí)，還能極大的減少先技術(shù)中采用可調(diào)諧激光器而引起的成本難以控制的弊端。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案為：寬光譜光源產(chǎn)生的光束通過空間濾波器后經(jīng)透鏡把光束變?yōu)槠叫泄猓叫泄馐?jīng)光柵形成光譜經(jīng)過微納結(jié)構(gòu)使得特定頻率的光進(jìn)入光纖，進(jìn)入光纖的光速經(jīng)過偏振之后形成的偏振光由分光片分為泵浦光和探測(cè)光，將其中的探測(cè)光再分為兩束相同的光，一束經(jīng)過被泵浦光飽和的樣品區(qū)域，另一束通過非飽和區(qū)。如果這兩束光在經(jīng)過樣品之后的差別為零則說明樣品飽和吸收，這時(shí)通過測(cè)量泵浦光來檢測(cè)樣品的組成及結(jié)構(gòu)。

所述的寬光譜光源(1)為汞燈、鹵素光源中的一種。

所述的空間濾波器(2)和透鏡(3)為擴(kuò)束準(zhǔn)直結(jié)構(gòu)，其中包含對(duì)光束進(jìn)行擴(kuò)束及準(zhǔn)直，得到平行光，達(dá)到提高光束質(zhì)量的目的。

所述的旋轉(zhuǎn)光柵(4)為透射式光柵中的一種。

所述的濾光片(7)為窄帶濾光片中的一種。

所述的法拉第隔離器(8)為防止由反射鏡反射過來的光進(jìn)入激光器。

所述的分光片(9)(10)為偏振分光片、分光棱鏡中的一種。

所述的反射鏡(12)(15)為鍍有高反膜的凹面反射鏡、平面反射鏡中的一種。

所述的探測(cè)器(11)(14)(16)為光電二極管、光電倍增管、雪崩二極管中的一種。