[實用新型]一種基于電真空器件的光譜儀

有效

• 申請號: 201922008327.4
• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN211014002U
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 李赟
• 申請（專利權）人: 西安中科英威特光電技術有限公司
• 主分類號: G01N21/27
• 分類號: G01N21/27;G01J3/28;G01J3/02
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 姬莉

本實用新型公開了一種基于電真空器件的光譜儀，包括光信號輸入系統、色散分光棱鏡、基于微通道板的位敏型多陽極光電探測器以及數據采集及信號處理系統；光信號輸入系統的狹縫與色散分光棱鏡的主截面垂直，其準直系統將被測光信號準直成平行的光束投射到色散分光棱鏡的接收面上；被測光信號經色散分光棱鏡色散后，各不同波長的單色光波入射至位敏型多陽極光電探測器探測面不同位置處，從而在其對應的位敏多陽極產生探測電流，通過數據采集及信號處理系統完成光譜波長和能量信息的檢測與分析。該光譜儀選用基于微通道板(MCP)的位敏型多陽極光電探測器以提高探測器的信噪比，具有響應時間快，靈敏度高，弱信號探測能力強及結構簡單緊湊等特點。

技術領域

本實用新型涉及光電探測領域，特別涉及一種基于電真空器件的光譜儀。

背景技術

光譜分析(英文：spectral analysis或spectrum analysis)是根據物質的光譜來鑒別物質及確定其化學組成和相對含量的方法，是以分子和原子的光譜學為基礎建立起的分析方法。各種結構的物質都具有自己的特征光譜，因此可利用光譜學的原理和實驗方法以確定物質的結構和化學成分。光譜分析法開創了化學和分析化學的新紀元，不少化學元素通過光譜分析發現。隨著科技、工業、居民生活的發展需要，光譜技術已成為現代分析檢測技術中的一個重要組成部分，在檢測分析領域中占據著十分重要的地位。

光譜儀是一種將復色光分離成光譜的光學儀器，可進行光譜研究和物質結構分析，是利用光學色散原理及現代先進電子技術設計的光電探測分析儀器。光譜儀的基本作用是將檢測分析目標光信號的光譜特性，包括波長、強度等譜線特征。一般具有分光、感光、繪制譜線等功能。一般根據光譜儀所采用的分解光譜的原理將其劃分為兩大類：一類是基于空間色散分光的光譜儀，稱之為經典光譜儀；另一類是基于調制原理分光的新型光譜儀。

近些年來，我國在光譜技術取得了快速的發展，擁有了在原子熒光光譜、原位光譜等自主知識產權的光譜技術，在光譜儀器也取得了重大進展。高水平的分析檢測儀器也是現代文明的標志，社會的發展對分析儀器提出了更高的要求。隨著科技強國、創新驅動發展的理念，檢測分析儀器則突顯的尤為重要。光譜儀器所采用的光譜分析法作為常用的靈敏、快速、準確的近代儀器分析方法之一，目前已廣泛地用于地質、冶金、石油、化工、材料、農業、醫藥、生物化學、環境保護等許多方面。因此，隨著我國面臨的環境等國家重大需求，工業、民生、基礎研究等領域的不斷發展，光譜分析儀器未來將面臨更大的挑戰和機遇，同樣也具有非常廣闊的市場前景。然而目前基于打拿極光電倍增管為核心器件的光譜儀空間分辨率低，響應時間在納秒量級，探測弱光信號能力受限。

實用新型內容

本實用新型的目的是克服上述現有技術中存在的問題，根據色散分光原理，利用基于MCP型位敏多陽極探測器對光信號位置敏感及多陽極輸出的特點，提供一種基于電真空器件的光譜儀，相較于傳統的光譜儀，本實用新型光譜儀具有響應時間快，光譜靈敏度高，弱信號探測能力強及結構簡單緊湊等特點。

本實用新型的技術方案是：一種基于電真空器件的光譜儀，包括光信號輸入系統、色散分光棱鏡、基于微通道板(MCP)的位敏型多陽極光電探測器以及數據采集及信號處理系統；所述光信號輸入系統包括狹縫和準直系統，其中狹縫與色散分光棱鏡的主截面垂直，被測光信號依次通過狹縫及準直系統，準直系統將被測光信號準直成平行的光束投射到色散分光棱鏡的接收面上；所述基于微通道板的位敏型多陽極光電探測器的接收面與色散分光棱鏡的主截面垂直，被測光信號經色散分光棱鏡色散后，各不同波長的單色光波入射至位敏型多陽極光電探測器探測面不同位置處，從而在其對應的位敏多陽極產生探測電流，然后通過數據采集及信號處理系統完成光譜波長和能量信息的檢測與分析。其中色散分光棱鏡與基于微通道板的位敏型多陽極光電探測器之間還設置有用于對所述單色光波進行調制，優化和提高光譜分辨能力的聚焦成像系統。

上述準直系統的工作波段是紫外光波段、可見光波段或紅外光波段。