[实用新型]基于微机电系统的傅里叶光谱仪

说明书

技术领域

本实用新型属于光谱仪技术领域，涉及一种基于微机电系统的傅里叶光谱仪。

背景技术

光谱仪器是分析物质组成成分以及结构的强有力工具，可以对样品进行定性和定量分析，广泛应用于医药化工、地矿、石油、煤炭、环保、海关、宝石鉴定、刑侦鉴定等领域，且这些领域和产业的在线实时监测以及便携等要求推动光谱仪器微型化的发展，并有着广阔的应用空间。但是传统傅里叶变换光谱仪体积庞大、价格昂贵，不利于产品的普及。

近几年来，微型化光谱仪的研究进展非常迅速，现有的微型光谱仪绝大多数仍采用经典光谱仪原理，由于入射狭缝孔径和光阑的大小限制了光通量并导致效率严重下降，对一些微弱信号的分析极为不利。常见的基于调制原理的微型化光谱仪主要由准直系统、分光系统和探测接收系统组成；分光系统包括分束器及分束器两个臂上的两个反射镜，其中一个反射镜是动镜，另一个反射镜为固定镜；所述的探测接收系统包括会聚透镜组和面阵探测器组成。这种光谱仪采用时间调制方式来实现光信号的调制，在探测系统接收处依次形成多个定域干涉条纹；作为反射镜的动镜需要一套高精度的驱动系统，该系统的重复性和可靠性难以保证、测量实时性较差，此种光谱仪的机构比较复杂，体积较大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种有利于收集样品激发光，增加激光照射样品的次数，提高样品激发光的强度的基于微机电系统的傅里叶光谱仪。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于微机电系统的傅里叶光谱仪，包括第一激光光源、第一准直透镜、会聚透镜、样品池，所述第一激光光源发出的激光经第一准直透镜准直，经会聚透镜会聚后照射到样品池中的样品上，经样品反射产生样品激发光，还包括第一反射镜，样品激发光经第一反射镜收集后，激光和样品激发光经第一反射镜反射后再次照射到样品池中的样品上，产生样品激发光。

其中，还包括干涉系统、第三激光光源、以及设置于第一准直透镜与会聚透镜之间的第一分光镜，所述干涉系统包括立方分光镜、固定镜、动镜，第三激光光源与第一分光镜之间设置有第四分光镜，第三激光光源发出的激光经第四分光镜分为两束，其中一束经第一分光镜进入干涉系统，样品反射产生的样品激发光经会聚透镜准直后，经第一分光镜反射进入干涉系统，激光与样品激发光经立方分光镜分别分为两束，一束样品激发光和一束激光入射到固定镜，另一束样品激发光和另一束激光入射到动镜，两束样品激发光和两束激光分别经固定镜与动镜反射后入射到立方分光镜上得到样品激发光和激光的干涉信号。

其中，还包括干涉系统、以及设置于第一准直透镜与会聚透镜之间的第一分光镜，所述干涉系统包括立方分光镜、固定镜、动镜，激光与样品激发光经过会聚透镜准直后，经第一分光镜反射进入干涉系统，激光与样品激发光经立方分光镜分别分为两束，一束样品激发光和一束激光入射到固定镜，另一束样品激发光和另一束激光入射到动镜，两束样品激发光和两束激光分别经固定镜与动镜反射后入射到立方分光镜上得到样品激发光和激光的干涉信号。

其中，还包括干涉系统、以及位于样品池一侧并与第一反射镜垂直设置的第三反射镜，所述干涉系统包括立方分光镜、固定镜、动镜，激光经第三反射镜与第一反射镜共同反射后照射到样品上，经样品反射产生样品激发光，样品激发光和激光进入干涉系统，经立方分光镜将样品激发光和激光光束分别分为两束，样品激发光的一束光和激光的一束光入射到固定镜，样品激发光的另一束光和激光的另一束光入射到动镜，两束样品激发光和两束激光光束分别经固定镜与动镜反射后入射到立方分光镜上得到样品激发光和激光的干涉信号。

其中，所述动镜为MEMS微镜；所述固定镜为平面镜或MEMS微镜；所述固定镜和动镜可互换使用；所述固定镜采用MEMS微镜时其镜面通过产生位移，进行相位调制。

其中，还包括反馈系统，所述反馈系统包括第二反光镜、第二分光镜以及四象限探测器，所述第三激光光源发出的激光经第四分光镜分为两束，一束激光经第一分光镜进入干涉系统，另一束激光经第二反光镜、第二分光镜反射后照射到动镜，经动镜反射后照射到四象限探测器，通过分析四象限探测器上的光斑位置的变化来判断动镜的偏转，并利用MEMS控制系统调整动镜的运动，使其一直沿着光轴方向运动，实现动镜的反馈控制。