[实用新型]可测量大角度的角分辨光谱的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光谱检测装置，尤其是一种可测量大角度的角分辨光谱的装置。

背景技术

随着纳米材料科学的发展，特别是对微纳结构光学和光子晶体等领域的深入研究，为了掌握材料内部复杂的空间信息，人们不仅需要得到传统的光与材料相互作用后的透射、反射或辐射的光谱信息，往往还需要了解这些光谱中不同角度的光对应的光谱信息。例如对一个集成了光子晶体结构的LED，由于光子晶体的各向异性，导致了LED在不同角度的发光光谱各不相同。这时就需要使用具有角度分辨能力的光谱检测手段对其进行检测，得到不同角度的光谱信息。

角分辨光谱的检测原理是利用傅立叶变换器件，将样品发出的不同角度的光分解到不同的空间位置，再通过空间扫描部件，将样品各角度的发射光采集至光谱仪，从而得到各个不同角度的光谱信息。

现有的角分辨光谱测量装置由于普通显微镜物镜的数值孔径的限制，一般只能接收正负60度范围内入射到物镜的光，所以采用这样的显微镜设计的角分辨光谱检测装置所能测量的最大角度为60度，而无法测量样品发出的更大角度的光的光谱信息。

发明内容

 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可测量大角度的角分辨光谱的装置，最大可测量正负90度的角分辨光谱，用于微纳结构光学、光子晶体等领域的角分辨光谱检测。

为解决上述技术问题，本实用新型提供下述技术方案：一种可测量大角度的角分辨光谱的装置，包括一个显微镜、一根光纤、一个精密平移针孔和一个光谱仪，其特征在于，所述的显微镜使用油镜作为物镜，自待测样品至光谱信息采集依序为：待测样品、油镜形式的显微镜物镜、紧贴物镜的第一焦平面、消色差的成像透镜组、远离物镜的第二焦平面，在第二焦平面上加载一个能精确控制位置的精密平移针孔，光谱仪通过光纤连接至精密平移针孔处，获得不同角度的光谱信息。

本实用新型的原理是：显微镜的物镜作为一种傅里叶变换器件，可以将样品表面发出的不同角度的光成像到物镜后端的第一焦平面的不同位置处，形成角度和焦平面上空间位置的对应关系。理论上，记录第一焦平面上不同位置的光谱就能获得样品发出的不同角度的光谱信息。但由于第一焦平面紧贴物镜，而且物镜后端还需要引入照明光源等多种光路，一般不直接从第一焦平面上进行光谱测量，而是通过消色差的透镜组将第一焦平面成像至远离物镜的第二焦平面处。在第二焦平面上加载一个能精确控制位置的精密平移针孔，光谱仪通过光纤连接至针孔处，就能够通过选择针孔的位置，获得不同角度的光谱信息，达到测量角分辨光谱的目的。

为了匹配成像光谱仪的输入数值孔径，在上述方案基础上，所述透镜组需要将物镜的数值孔径修正至接近光谱仪的输入数值孔径。

在上述方案基础上，所述的油镜形式的显微镜物镜由一层玻片、香柏油膜层和显微镜的物镜构成，由样品发出的光通过玻片和香柏油膜层后再照射到物镜上。由于玻片和香柏油的高折射率（玻璃为1.52，香柏油为1.515），根据Snell折射定律：

由样品发出的大角度光（如90度）经过玻片和香柏油后，照射到显微镜物镜的角度约为41度，在显微镜物镜可接收的范围内，可以顺利通过物镜汇聚到物镜的焦平面上。这样通过油镜增大了接收样品发出的光的角度范围，最大可以达到90度，从而实现了对样品的全角度角分辨光谱检测。

本实用新型采用一种油镜形式的显微镜物镜，由样品发出的光不是直接照射到物镜上，增大可测角度，可达全角度的角分辨光谱检测。

附图说明：

图1是本实用新型可测量大角度角分辨光谱装置的示意图；

图中附图标记说明：

1——待测样品；

2——玻片；

3——香柏油膜层；

4——显微镜的物镜； 

5——第一焦平面；

6——成像透镜组；

7——第二焦平面；

8——精密平移针孔；

9——光纤；

10——光谱仪；

11——显微镜。

具体实施方式

如图1是本实用新型可测量大角度角分辨光谱装置的示意图：一种可测量大角度的角分辨光谱的装置，包括一个显微镜11、一根光纤9、一个精密平移针孔8和一个光谱仪10，其中，所述的显微镜使用油镜作为物镜，自待测样品1至精密平移针孔8依序为：待测样品1、油镜形式的显微镜物镜、第一焦平面5、消色差的成像透镜组6、第二焦平面7，在第二焦平面7上加载一个能精确控制位置的精密平移针孔8，光谱仪10通过光纤9连接至精密平移针孔8处，获得不同角度的光谱信息。