[发明专利]一种在透射和反射测量间切换的测光装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种在透射和反射测量间切换的测光装置，属于光电技术领域，该装置主要用于光谱仪、透射率及反射率测量仪等需要配备发光源及测量样品透射或反射光强度的场合。

背景技术

目前光谱仪产品已被广泛的应用于民用及科研的各个领域，成为辨识物质成分，物质结构分析，内部物质检测的有效手段。而光谱仪系统的常用检测原理是令准直探测光束入射物质表面接受物质透射光和反射光以检测光强度。这种方法在光源功率受到限制或者样品透过率、反射率较差的情况下无法得到足够大的输出光强度，同时在某些应用中需要对样品进行逐点的检测以反映细微结构信息，而准直光束入射通常形成的能量密度较低、光斑较大而无法适应上述两种情况。为此，某些光谱仪使用了汇聚光束取代准直光进行探测。在汇聚探测情况下，自光源而来的准直光并不是直接入射样品，而是被光学元件汇聚并令汇聚焦点与样品重合，再以对称的光学系统接收自样品而来的透射或反射光，准直而形成输出光束，输出到后续光探测器。

通常具有汇聚光束探测功能的光谱仪仅具有透射探测和反射探测功能之一，但单一的探测光路形式限制了其应用范围。为了提高产品竞争力和适应性，多功能的汇聚光束探测光谱仪可同时具有透射测量和反射测量两种功能。由于光路结构的限制，结构固定而具有两种探测功能的光谱仪需要配备两个功能完全一样的探测器，分别用于透射和反射光的测量。这种配置方式不适合探测器及光源成本较高的光谱仪系统当中，典型的如太赫兹光谱仪。因此为降低成本，在太赫兹光谱仪等同类产品中通常仅配备一组光源和一组探测器，在透射和反射测量中共用，并在执行不同测量任务时在两种模式间进行切换。而目前切换过程除了更换相应的光学零件以外，还要求光路结构改变以后对各部件位置进行诸多调整，切换困难，使用不便，难以适应实际应用需要。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种在透射和反射测量间切换的测光装置,能够使兼具透射光测量和反射光测量功能的系统在两种探测模式下便捷切换。

本发明的一种在透射和反射测量间切换的测光装置，包括光源、探测器、透射测量光路组件、反射测量光路组件和样品架组件：样品承载于样品架组件上，样品架组件可带动样品旋转；在装置采用透射测量方式时，所述透射测量光路组件放置于光源与探测器之间，样品架组件带动样品旋转，使得透射测量光路组件将从光源发出的探测光线聚焦后垂直投射到样品入射面上，探测光线从样品透射后，透射测量光路组件将探测光线准直后输出至所述探测器；在装置采用反射测量方式时，所述反射测量光路组件放置于光源与探测器之间，样品架组件旋转，使得反射测量光路组件将从光源发出的探测光线聚焦后以角度θ投射到样品入射面上，探测光线从样品入射面反射后，反射测量光路组件将探测光线准直后输出至所述探测器，其中，所述角度θ与探测光线在样品入射面的反射率成反比。

进一步的，所述透射测量光路组件包括两个平面反射镜和两个离轴抛物面镜，其中，在所述测光装置采用透射测量方式时，第一平面反射镜将从所述光源接收的探测光线送至第一离轴抛物面镜，第一离轴抛物面镜对探测光线进行汇聚并将探测光线垂直反射至样品入射面，第二离轴抛物面镜接收从样品中透射的探测光线并将其准直后反射至第二平面反射镜，第二平面反射镜最终将探测光线送至所述探测器；所述反射测量光路组件包括两个离轴抛物面镜和四个平面反射镜，其中，所述测光装置采用反射测量方式时，第三平面反射镜将从光源接收的探测光线反射至第三离轴抛物面镜，第三离轴抛物面镜对探测光线进行汇聚后将其反射至第四平面反射镜，第四平面反射镜再将探测光线以角度θ反射至样品入射面，第五平面反射镜接收从样品入射面反射的探测光线并将其反射至第四离轴抛物面镜，第四离轴抛物面镜将探测光线准直并反射至第六平面反射镜，第六平面反射镜最终将探测光线反射至所述探测器。