[实用新型]光谱分析仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及分析仪器技术领域，尤其是一种光谱分析仪。

背景技术

光谱仪是一种重要而常用的科学仪器，用于对光源和物质进行精密的分析。传统紫外可见光谱仪采用波长扫描机构，实现波长的扫描，采用光电倍增管作为光电接收器件，一次只能接收一个波长的单色光，仪器有入射狭缝和出射狭缝，样品池位于单色光路上。由于需要波长的扫描，步进电机一次转动只能进行一个波长的测量。因此完成整个光谱范围的测量时间较长，一般需要在数十秒左右。同时，为使输出光束的波长按线性变化，以获得波长坐标为均匀刻度的谱图，一般波长扫描机构采用凸轮机构、正弦机构、余割机构等。扫描机构与光栅座连接，可使光栅工作面绕其中心轴旋转。正弦机构是波长扫描机构的最常用的一种，它能令与单色光衍射角正弦成正比的波长输出读数变成简单的线性。目前多数分光计和原子吸收等光谱仪器的波长扫描使用正弦机构。正弦机构是机械系统中杠杆传动中的一种，它要求精密度高和可靠性高的特点，因此加工、装配难度大，成本高。

相对于传统的紫外分光光度计，现代一些微型分光光度计已采用线阵CCD做检测器，取消了复杂的波长扫描机构，例如AvaSpec系列微型光纤光谱仪，就是采用线阵CCD做检测器。CCD光谱仪最大的缺陷就是宽的光谱范围和高的光谱分辨率不可同时兼顾，例如高分辨率时需要窄的狭缝和多光栅线对数，而光栅线对数多时，每块光栅覆盖的光谱范围就很窄。为了解决此问题Avantes推出了多通道光纤光谱仪，可以做到宽光谱高分辨率的同步高速测量。在200-1100nm范围内分辨率可以达到＜0.1nm的优秀分辨率。多通道光谱仪的各个通道都由相同类型的探测器组成(128，256，1024或2048像素)。当然，光谱仪的各个通道可以覆盖不同的波长范围或具有不同的分辨率。所以对每个通道都要指明所用的光栅型号，波长范围和其它选件。多通道光纤光谱仪，需要多台光谱仪并联工作，每台光谱仪进行一定光谱范围的测量分析，不仅系统的体积大、重量重，而且成本高。另外实际工作时，往往某一时间只需要进行某一特定波长范围的光谱分析，只需一个光谱仪工作，而其它光谱仪处在等待状态，造成了极大的浪费。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种光谱分析仪，通过旋转光栅进行波长选择，以达到无需多台机器组合即可实现连续波长范围的光谱分析的目的。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

光谱分析仪，包括有外壳，其特征在于：所述外壳侧壁上开有供光射入的狭缝，所述外壳内腔中设有准直镜，所述准直镜位于经狭缝入射的光的入射光路上，并将入射的光准直后再反射；所述外壳内腔中还设有可转动的光栅以及聚焦镜，所述光栅位于准直镜反射光的光路上，并将准直镜反射光分光后再次反射，所述聚焦镜位于光栅反射光的光路上，并将光栅反射光聚焦后再次反射；所述外壳内腔中还包括有探测器，所述聚焦镜反射光聚焦后会聚于安装于箱体内的探测器上。

所述的光谱分析仪，其特征在于：所述外壳内腔中安装有电机驱动的光栅座，所述光栅安装在光栅座上，并由电机驱动光栅座及光栅转动。

所述的光谱分析仪，其特征在于：所述探测器采用薄型背照式CCD探测器。

本实用新型提供了一种光能利用率高、宽光谱、高分辨率、结构简单、成本低以满足现代光谱检测需求的光谱分析仪。本实用新型采用了独特的光路设计结构，将入射光经过准直镜反射到光栅，电机带动光栅旋转成不同角度，光栅分光到聚焦镜上，聚焦镜能将光栅反射不同波长范围的光会聚到探测器的不同像素上，在对现有单通道CCD光谱仪进行简单改造的情况下就实现了多通道测量。同时采用的CCD，不仅像素高，而且采用了紫外增强技术，可以同时保证宽光谱和高分辨率的光谱采集。本装置检测简单、体积小、重量轻，同时为用户大大降低了成本。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

具体实施方式

如图1，光谱分析仪，包括有外壳，外壳侧壁上开有供光射入的狭缝6，外壳内腔中设有准直镜2，准直镜2位于经狭缝6入射的光的入射光路上，并将入射的光准直后再反射；外壳内腔中还设有可转动的光栅4以及聚焦镜1，外壳内腔中安装有电机3驱动的光栅座，光栅4安装在光栅座上，并由电机3驱动光栅座及光栅4转动。光栅4位于准直镜2反射光的光路上，并将准直镜2反射光分光后再次反射，聚焦镜1位于光栅4反射光的光路上，并将光栅4反射光聚焦后再次反射；外壳内腔中还包括有探测器5，聚焦镜1反射光聚焦后会聚于探测器5上，探测器5采用薄型背照式CCD探测器。

本实用新型涉及的光谱分析仪，它的基本工作原理为：信号光由狭缝6进入，先经准直镜2，使狭缝6发出的光线变为平行光。然后由一块光栅4把该准直光按波长分散成许多光束，再经聚焦镜1在焦平面上形成一系列入射狭缝的像，其中每一点对应于某一特定波长，最后部分光谱的像就被投射到一块CCD探测器阵列5上，例如光栅4处于初始位置，CCD上检测到光谱为200-400nm，再利用电机3带动光栅4旋转一定角度，则CCD上可以检测到的光谱为400-600nm，以此类推，并通过软件处理，则可以进行200-1100nm全范围光谱分析。当然根据需要还可以扩展其检测分析范围。