[实用新型]一种基于阵列检测器的双光束探测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种双光束探测系统，属于光谱分析仪器领域。

背景技术

光谱仪器的稳定性是仪器的重要指标，尤其是受光源的影响，其随温度、环境条件的变化会使仪器的稳定性、信噪比等指标变差。一般单色器类光谱仪解决的方法是采用双光束系统，即在单光束的光谱仪上，用分光技术将光源的辐射分为样品光与参比光，再通过电器系统处理来抵消光源波动引起的误差。双光束系统的稳定性、光度准确度及基线漂移等指标都优越于单光束系统。

不同于上述单色器类光谱仪的是一种新型的阵列分光器类光谱仪，它因为无需扫描光栅，体积小，使用阵列检测器直接接收分光系统后的全谱，提高了仪器的测量速度。但因为这种系统的光谱阵列特性，不能简单的用两只阵列检测器进行双光束补偿，所以大部分仍采用单光束系统，光源的扰动及漂移等因素将会影响仪器的稳定性。

实用新型内容

本实用新型为解决现有的阵列光谱仪存在的稳定性较差的问题，提供了一种基于阵列检测器的双光束探测系统，它包括分光系统、入射光纤和阵列检测器，分光系统用于将部分输入光作为样品光进行分光，并将按波长排列的阵列光谱输出给阵列检测器，入射光纤用于直接耦合部分输入光作为参比光输出给阵列检测器，阵列检测器根据其阵列特性将像元分区，用于同时接收阵列样品光谱、参比光及暗电流等信号，再经过电器系统的处理实现双光束阵列检测系统。

本实用新型通过同一个阵列检测器对两束光进行检测，避免了由不同检测器差异给系统带来的误差，提高了光谱仪的稳定性。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是具有不同应用功能的光照射在阵列检测器3上的示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：参见图1，本实施方式由分光系统1、入射光纤2和阵列检测器3组成，分光系统1用于将部分输入光作为样品光进行分光，并将按波长排列的阵列光谱输出给阵列检测器3，入射光纤2用于直接耦合部分输入光作为参比光输出给阵列检测器3，阵列检测器3根据其阵列特性将像元分区，用于同时接收阵列样品光谱、参比光及暗电流等信号。

本具体实施方式提供的基于阵列检测器3的双光束探测系统，是在保证接收全谱的情况下，利用阵列检测器3的阵列特性，合理分配阵列检测器3的探测区域，将不同应用功能的光通过不同探测通道分段接收，从而达到双光束检测的目的。双光束系统中的参比光采用入射光纤2引入探测系统，将入射光纤2设置在光源4的附近直接接收光源辐射，通过光纤传导直接照射到阵列检测器3的一段区域进行探测。样品光也是由光源4发出的，直接经过分光系统1后由阵列检测器3的另一段区域接收。在阵列检测器3上将某段像元区域进行遮挡或涂黑处理，使该部分的探测情况为仪器电器系统产生的暗电流信号。本系统实现起来简单，不会增加仪器的成本，只使用一个检测器还能够避免由不同检测器差异给系统带来的误差。

在本具体实施方式中，可以采用具有N个像元素的检测器作为阵列检测器3，本具体实施方式以如1024像素的检测器为例进行说明，如图1所示，其中的样品光是由光源4的辐射光进入分光系统1后通过阵列检测器3接收的光，产生阵列光谱的分光系统1可以是平场凹面光栅系统或平面光栅系统。参比光也由光源4发出，通过入射光纤2由光源辐射引出直接进入阵列检测器3进行探测，根据仪器使用范围可选择不同波长范围的光纤，材料不限于石英、玻璃、塑料或其他能实现光纤耦合传导功能的物质。

如图2所示，其中阵列检测器3可以是二极管阵列检测器或CCD阵列检测器，使用的波长范围为λ1～λ2(单位：nm)，由分光系统1计算得到两波长之间的线性长度，该线性长度应小于阵列检测器3接收面的长度，或选择更大面积的阵列检测器3。在阵列检测器3上选择一段n1个像元素对应λ1与λ2之间的光谱带进行样品光的光谱探测。选择n2个像元素进行挡光处理作为暗电流信号区域。入射光纤2的出射光位置选择在另一段有效像元n3上。其中n1、n2和n3的三个像元段之间互不重叠各自独立，三者在阵列检测器3上的位置在无任何相互干扰的前提下可以任意排列。阵列检测器3接收所有信号后通过电器系统处理最终实现双光束阵列检测，达到提高仪器的稳定性等指标的目的。