[发明专利]高分辨率光谱仪及其光学定标方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光谱分析设备。

背景技术

紫外-可见光波段是原子光谱谱线最为密集的区域。在此波段的高分辨率光谱仪能对未知物质进行定性和定量的分析。

阿达玛变换光谱仪是近年来兴起的高性能调制式光谱仪，其采用阿达玛变换光调制方法，具有信噪比高，体积小巧，解码速度快等优点。阿达玛变换(Hadamard Transform，HT)是近四十年来发展起来的基于平面波函数的一种变换。在光学应用中，阿达玛变换类似于统计学中的称量设计方法。在秤(检测器)的精度一定的情况下，几个物体分组称量后计算所得各物体的重量，比单独计量一个物体所称出的重量要准确。

图1是现有的阿达玛变换光谱仪的光路原理图。从入射口1(入射狭缝或入射小孔)发出的发散复合光线(待测光)经过球面镜2(或抛物镜、椭球镜)准直成平行光，被反射到平面光栅3；从平面光栅3射出的不同波长的一级衍射光线出射到成像镜4后，按波长进行排列聚焦在数字微镜5上，数字微镜5对不同波长的光信号进行调制，调制后的光信号由聚焦镜6汇聚到检测器7上进行测量，数字微镜5由多个微镜组成，在调制时每次变动都有不同的微镜向检测器7反射光，每变动一次测量一次光信号，最终通过计算得出待测光的光谱。

现有的阿达玛变换光谱仪存在的一个问题是只利用平面光栅进行一维色散，不能达到很高的分辨率。若使用较高的衍射级次，自由光谱范围很窄，很多光谱级次会重叠在一起，导致测量结果不准确。

发明内容

为了解决现有阿达玛变换光谱仪存在的光谱级次重叠的问题，本发明提供了一种高分辨率光谱仪及其光学定标方法。

本发明的技术方案如下：

高分辨率光谱仪，为阿达玛变换光谱仪，按入射光顺序包括光入射口、准直镜、光栅、第一聚焦镜、数字微镜、第二聚焦镜和检测器，在所述第一聚焦镜和所述数字微镜之间设置有棱镜；所述光栅为中阶梯光栅；所述数字微镜为二维数字微镜。

所述第一聚焦镜为球面镜。

所述第二聚焦镜为凸透镜。

阿达玛变换光谱仪的光学定标方法，包括如下步骤：

同一光栅级次，介于波长λ₁和λ₂之间的波长为λ的光斑在二维数字微镜上的坐标X和Y为：

X=λ-λ2λ1-λ2×(x1-x2)+x2]]>

Y=λ-λ2λ1-λ2×(y1-y2)+y2]]>