[實用新型]基于AOTF的雙探測器橢球反光碗接收漫反射式光譜儀

有效

• 申請號: 202022275205.4
• 申請日: 2020-10-13
• 公開（公告）號: CN213658569U
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 鄭海燕;何志平;季海兵;徐睿;王振動;褚蓉玲;盛龍禹
• 申請（專利權）人: 上海中科航譜光電技術有限公司
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25;G01N21/47
• 代理公司: 上海滬慧律師事務所 31311
• 代理人: 郭英

本專利公開了一種基于AOTF的雙探測器橢球反光碗接收漫反射式光譜儀。該專利基于聲光可調諧濾波器的電控分光特性，采用雙探測器分束參比定標實現實時光譜定標和光源性能檢測，通過加入對0級光的空間遮擋、2個分光片和反射鏡，使±1級衍射光共同照射于樣品表面同一位置增加照射光能量，采用漫反射式探測將樣品置于橢球反光碗的一個焦點，信號光接收裝置位于橢球反射碗的另一個焦點，增加樣品漫發射信號光的接收效率；并利用鎖相電路對0級光不敏感的特點，提高光譜探測信噪比。

技術領域

本專利涉及光譜探測技術，具體指一種基于AOTF的雙探測器橢球反光碗接收漫反射式光譜儀，它適用于物質光譜檢測與分析領域。

背景技術

光譜分析是利用物質吸收光譜信息對物質進行定性定量分析的一種技術, 廣泛應用在農業、紡織業、制藥業、生物醫學等各個領域。與傳統的光譜分析儀器使用的分光器件相比,AOTF近紅外光譜儀采用聲光可調諧濾光器(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，其具有電調諧區域大、衍射率高、重現性好等優點。AOTF光譜儀因為沒有移動性部件、波長轉換速度快,具有可在線分析等優點,越來越廣泛地應用在各種場合。

公開文獻和專利已有基于AOTF分光特性進行光譜探測的方法，如申請公布號CN208902595U公布了一種主動照明的光譜探測儀，該專利通過主動復色光源匯聚照射于樣品表面，接收樣品表面的漫反射光進入AOTF分光，通過格蘭棱鏡濾除+1級衍射光和0級光，只探測－1級衍射光匯聚進入探測器實現光譜探測，然而該儀器照射樣品表面區域很小，容易導致探測結果不準確，以及該方法在AOTF分光前探測樣品，易引入雜散光，并且浪費了－1級衍射光能量；申請公布號CN205898677U公布了一種聲光調制雙光路雙探測器型近紅外光譜儀，該專利采用雙光路雙探測器設計，經聲光可調諧濾光器分光后的單色光由可調分束器分為能量分束比可控的參考光和測量光進行探測，然而沒有對0級光進行處理，容易產生噪聲基底影響信噪比，并且現有光譜儀都只利用了漫反射光的一定角度的信號光，接收效率低。

發明內容

本專利針對現有技術而需重點解決的技術問題是：不能充分利用經AOTF 分出的±1級信號光，以及不能充分接收樣品漫反射信號光，從而降低儀器信噪比的問題。

本專利的目的是提供了一種基于AOTF的雙探測器橢球反光碗接收漫反射式光譜儀，該專利基于聲光可調諧濾波器(AOTF)的電控分光特性，采用雙探測器分束參比定標實現實時光譜定標和光源性能檢測，通過加入對0級光的空間遮擋、2個分光片和反射鏡，使±1級衍射光共同照射于樣品表面同一位置增加照射光能量，采用漫反射式探測將樣品置于橢球反光碗的一個焦點，信號光接收裝置位于橢球反射碗的另一個焦點，增加樣品漫發射信號光的接收效率；并利用鎖相電路對0級光不敏感的特點，提高光譜探測信噪比，該專利信噪比高、結構緊湊、探測速度快、使用方便簡單，適用于食品、藥品等成分檢測領域。

所述的光源分光模塊1由寬譜鹵素光源11、準直透鏡組12、聲光可調諧濾波器13、一次匯聚透鏡組14和0級光擋板15組成；寬譜鹵素光源11發出的光束經過準直透鏡組12出射準直光，進入聲光可調諧濾波器13，當聲光可調諧濾波器13未工作時，衍射光無法產生，當聲光可調諧濾波器13在某一射頻頻率下工作時，某一波長的光會分離成兩束正交偏振的單波長衍射光和一束0 級復色光，該三束光經過一次匯聚透鏡組14后匯聚分離，0級光擋板15遮擋 0級光，±1級衍射光從兩邊出射。

所述的寬譜鹵素光源11為前端帶透鏡的鹵素燈泡。

所述的準直透鏡組12為內部帶小孔光闌的2片式透鏡組，透鏡表面鍍光譜儀適用波段增透膜。

所述的聲光可調諧濾波器13為光譜儀分光器件，內部無消色散設計，可分出具有一定夾角的0級復色光和±1級單色衍射光。

所述的一次匯聚透鏡組14為2片式透鏡組，透鏡表面鍍光譜儀適用波段增透膜。