[实用新型]红外光谱干涉仪和采用该干涉仪的红外光谱仪

说明书

技术领域

本实用新型属于红外光谱测量技术领域，特别涉及一种红外光谱干涉仪和采用该红外光谱干涉仪的红外光谱仪。

背景技术

红外光谱是物质的指纹光谱区，到目前为止已经积累了丰富的红外光谱数据，给鉴别未知化合物，定量分析化合物的含量提供了有力手段。由于光栅光谱仪狭缝通光量小，加上红外光源的红外辐射较可见光弱很多，光栅型光谱在红外波段已逐渐被淘汰。到70年代，在电子计算机蓬勃发展的基础上，傅立叶变换红外光谱(FTIR)实验技术进入现代化学家的实验室，成为结构分析的重要工具。它以高灵敏度、高分辨率、快速扫描、联机操作和高度计算机化的全新面貌使经典的红外光谱技术再获新生。

傅立叶变换红外光谱仪的核心是一红外光谱干涉仪，目前在用的傅立叶变换红外光谱仪主要有两种类型的红外光谱干涉仪：以热电(Thermo-fisher)公司为代表的采用两平面反射镜的经典迈克尔逊干涉仪，和以尼高力(Nicolet)公司为代表的采用两角镜反射镜的改进型迈克尔逊干涉仪。前一种干涉仪必须保证两平面镜的角度误差小于一个角秒(1/3600度)，为此它采用了一种动态调整技术实时来调整其中的一个平面反射镜来达到这种苛刻的要求。但是当仪器遇到较大的震动和搬动时，动态调整的范围就不够用了，必须人工重新调整仪器。后一种干涉仪在此方面有较大改进，但仍要求角镜反射镜的位置平移误差小于0.01mm。虽然两种干涉仪在优越的实验室环境下使用都未碰到大的问题，但在一些需要移动测试和恶劣的工业控制现场的情况下，震动对于仪器都形成了难以承受的考验。

图1是经典迈克尔逊干涉仪的光路原理图。从光源1发出的水平光线经分束镜2(一半透过，一半反射)分成两束，一束透过后，经补偿镜3，由平面镜6’反射返回，再由分束镜2反射至检测器4；另一束先被分束镜2反射，然后被平面镜5’反射返回，再透过分束镜2至检测器4。可以看出在分束镜2与入射光线严格呈45度放置，平面镜5’和6’与入射光线分别严格呈0度和90度放置时，被分束镜2分开的两束光将能到达检测器4的同一个位置而发生干涉，若分束镜2和两个反射镜5’、6’位置有微小偏转，两束光将到达检测器4的不同位置。一般来说，要求角度偏转小于1角秒，但这是很难满足的，特别是平面镜6’需要在测量时匀速往复运动的情况下。

图2是改进型迈克尔逊干涉仪的光路原理图。立体角镜7和8分别代替了平面镜5’和6’。理想的立体角镜在绕其顶点旋转时，出射光线与入射光线的角度总能保持180°。因此当可移动的动立体角镜8做往复运动时，动立体角镜8的旋转将不会使到检测器4的光发生改变。但是，当沿垂直于动立体角镜8的光轴方向前后(或上下)平移动立体角镜8的顶点时，会发现，移动后两路光将会反射到检测器4的不同位置。因此改进后的红外光谱干涉仪虽然对动立体角镜8的转动不敏感，但却变成了对动立体角镜8顶点的前后(或上下)平移敏感。

实用新型内容

本实用新型提出了一种红外光谱干涉仪，该干涉仪的独特的光路设计，使其既不受立体角镜的角度偏移的影响同时也不受立体角镜顶点的位置平移的影响，并且将干涉仪中对微小位移敏感的器件集中在一个光学单体结构内，因此抗环境干扰能力进一步增强。同时，本实用新型还提供了一种采用该红外光谱干涉仪的红外光谱仪，能够获得同样有益的技术效果。

技术方案：

一种红外光谱干涉仪，其特征在于，包括发出平行光线的光源(1)，在所述平行光线的前进方向上设置有分束镜(2)，在分束镜(2)的透射光路上依次设置有补偿镜(3)、可沿其光轴方向移动的动立体角镜(8)和固定的第一平面镜(6)，透射光透过所述补偿镜(3)经动立体角镜(8)反射到第一平面镜(6)上，所述第一平面镜(6)将入射光沿原路反射回动立体角镜(8)并进一步透过补偿镜(3)返回分束镜(2)，分束镜(2)将其反射至检测器(4)；在分束镜(2)的反射光路上依次设置有固定的定立体角镜(7)和固定的第二平面镜(5)，反射光束经定立体角镜(7)反射到第二平面镜(5)上，所述第二平面镜(5)将入射光线沿原路反射回分束镜(2)并透过分束镜(2)投射至检测器(4)；其中的分束镜(2)的镀有分束膜的面平行于所述第二平面镜(5)和第一平面镜(6)构成的夹角的角平分线，第二平面镜(5)垂直于定立体角镜(7)的光轴，第一平面镜(6)垂直于动立体角镜(8)的光轴，所述补偿镜(3)平行于所述分束镜(2)设置，且与所述分束镜(2)同材质、等厚度，所述光源(1)的平行光线经分束镜(2)后的透射光平行于动立体角镜(8)的光轴，所述光源(1)的平行光线经分束镜(2)的反射光线平行于定立体角镜(7)的光轴。