[发明专利]光学元件透射光谱自动面扫描测量装置和方法

权利要求书

1、一种光学元件透射光谱自动面扫描测量装置，其构成包括光源(04)、光阑(05)、第一会聚镜(06)、单色系统(07)、准直透镜组(08)和第二半透半反镜(09)、参考光路、测量光路、第三半透半反镜(17)、第二会聚镜(18)、待测样品(10)、信号接收系统(22)和计算机(21)，其特征在于：

所述的测量光路由第二半透半反镜(09)反射的竖直光路和依次设置的待测样品(10)、第一反射镜(15)、第三半透半反镜(17)和第二会聚镜(18)构成；所述的待测样品(10)水平地放置在所述的样品台(14)的样品架(12)上，该样品台(14)由样品架(12)、燕尾式滑动导轨(11)和二维电动平移台(13)构成，所述的待测样品(10)随着二维电动平移台(13)进行二维移动；

所述的参考光路由通过所述的第二半透半反镜(09)的水平光路和依次设置的第二反射镜(16)、第三半透半反镜(17)和第二会聚镜(18)构成；

所述的计算机(21)的输入端接所述的信号接收系统(22)的输出端，该计算机(21)通过信号线分别与所述的第一半透半反镜(02)、第二半透半反镜(09)、第三半透半反镜(17)、单色系统(07)和二维电动平移台(13)相连，所述的计算机(21)通过具有的控制软件控制所述的第一半透半反镜(02)、第二半透半反镜(09)、第三半透半反镜(17)、单色系统(07)和二维电动平移台(13)的运动。

2、根据权利要求1所述的光学元件透射光谱自动面扫描测量装置，其特征在于：所述的第一半透半反镜(02)、第二半透半反镜(09)、第三半透半反镜(17)都是一块绕其垂直的旋转轴旋转的圆片，该圆片的一半为通光孔，另一半是全反光的半圆片。

3、根据权利要求1或2所述的光学元件透射光谱自动面扫描测量装置，其特征在于：所述的信号接收系统(22)由光电倍增管(19)和A/D转换器(20)构成。

4、利用权利要求3所述的光学元件透射光谱自动面扫描测量装置进行光学元件透射光谱自动面扫描测量的方法，其特征在于包括下列步骤：

①所述的光学元件透射光谱自动面扫描测量装置启动后，首先在所述的计算机(21)上设置待测样品(10)的测量光谱范围λ_start、λ_end，测量波长间隔Δλ，测量元件尺寸x_scale、y_scale以及面扫描测量的点数N；

②在所述的样品台(14)上先不放置待测样品(10)，对测量装置进行校零：根据预先设置的测量光谱范围，通过第一半透半反镜(02)选择卤素灯(01)或氘灯(03)作为光源，将所述的单色系统(07)的波长调节至λ_start，光源发出的光经光阑(05)和第一会聚镜(06)后进入单色系统(07)，单色系统(07)出射的单色光经准直透镜组(08)变成平行光束，然后入射到第二半透半反镜(09)上，所述的计算机(21)通过所具有的控制软件控制所述的第二半透半反镜(09)和第三半透半反镜(17)同步旋转，该第二半透半反镜(09)在所述的计算机(21)的控制下高速旋转，将入射光束分成透射光束和反射光束，透射光束作为参考光束，经第二反射镜(16)反射至第三半透半反镜(17)，反射光束作为测量光束，穿过所述的样品台(14)经第一反射镜(15)反射至第三半透半反镜(17)，该第三半透半反镜(17)将参考光束和测量光束合成一束，经第二会聚镜(18)后进入光电倍增管(19)检测并输出模拟信号，A/D转换器(20)将光电倍增管(19)的模拟信号转换成数字信号输入所述的计算机(21)，该计算机(21)采集所述的A/D转换器(20)的数据，获得当前波长的测量光路的透过率T₁(λ)和参考光路的透过率T₁′(λ)，并分别将信号保存在数组T₁[num]、T₁′[num]中，然后控制软件将所述的单色系统(07)的波长调节为+Δλ＝λ，重复上述步骤，直至获得所要测量波长范围内测量光路的全部透过率信息：T₁(λ_start)，……，T₁(λ_end)和参考光路的全部透过率信息：T₁′(λ_start)，……，T₁′(λ_end)，校零完毕；

③在样品台(14)上放置待测样品(10)，重复第②步的操作对所述的待测样品(10)进行测量，得到所要测量波长范围内测量光路的全部透过率信息：T₂(λ_start)，……，T₂(λ_end)和参考光路的全部透过率信息T₂′(λ_start)，……，T₂′(λ_end)；

④计算机(21)进行数据处理T(λ)＝(T₂′(λ)×T₁(λ))/(T₂(λ)×T₁′(λ))，其中λ的范围为λ_start到λ_end，即获得待测样品(10)一个测量点的透过率T(λ)；

⑤计算机(21)根据面扫描测量的点数N，通过所述的二维电动平移台(13)将待测样品(10)驱动到下一个测量点位置，然后重复第③、④步的测量，完成该测量点的测量；

⑥重复第⑤步，直至完成测量范围内待测样品(10)所有设定的测量点的透射光谱测量。