[发明专利]基于栅格分束器的空间调制型光谱仪及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及光谱分析仪器领域，涉及一种新型空间调制傅里叶变换红外光谱仪制作方法，具体涉及一种基于栅格型分束器和多级阶梯微反射镜的空间调制傅里叶变换红外光谱仪系统的制作方法。 

背景技术

傅里叶变换光谱仪由于具备较高的光通量和多通道传输能力，在物质光谱特性分析中有着广泛的应用。它可进行高精度的光谱测量，进行定性或定量分析，可对未知物进行探测，因此在诸多领域得到了十分广泛的应用。当前，环境和安全监测、医疗分析检测、空间探测、气象或资源探测、军事地物侦察分析以及反恐防化等领域对高精度、微型化和轻量化的傅里叶红外光谱分析系统有迫切需求。但目前普遍应用的傅里叶变换红外光谱仪是基于迈克尔逊干涉仪的时间调制型光谱仪。其内部存在着可动部件，导致其体积、重量较大，对工作环境要求严格，不利于实时性与在线测量。 

发明内容

本发明为解决现有光谱仪结构内部存在着可动部件，导致其体积、重量较大，运行维护费用昂贵，并且不利于实现实时性与在线测量的问题，提供一种基于栅格分束器的空间调制型光谱仪及制作方法。 

基于栅格分束器的空间调制型光谱仪，包括红外光源、准直系统、样品池、干涉系统、缩束系统和红外CCD，所述干涉系统包括多级小阶梯微反射镜、栅格型分束器和多级大阶梯微反射镜；红外光源发出的光经准直系统准直成红外平行光，所述红外平行光经过样品池样品吸收后经栅格型分束器分成相干的两束光；一束光入射到多级大阶梯微反射镜上，并经多级大阶梯微反射镜反射到栅格型分束器，另一束光入射到多级小阶梯微反射镜上，并经多级小阶梯微反射镜反射到栅格型分束器；所述经栅格型分束器反射后的光经缩束系统后，在红外CCD上获得干涉条纹；对干涉条纹做傅里叶变换就可以获得待测物的光谱信息。 

基于栅格分束器的空间调制型光谱仪的制作方法，其特征是，该方法由以 下步骤实现： 

步骤一、制作基底，选取基底材料，材料选为铝、铜、钛、不锈钢或硅中的任一种；并对基底表面进行抛光处理；抛光面粗糙度小于等于10微米，平面度小于等于50微米； 

步骤二、在抛光后的基底上用精密机械加工方法或基于MOEMS技术的光刻与腐蚀方法制作相互垂直的参考线作为第一光轴参考基准线和第二光轴参考基准线。根据分析计算，同时制作栅格型分束器的微型调节机构、多级大阶梯微反射镜的定位基准，并在基准上安装微型调节机构、多级小阶梯微反射镜的定位基准，并在基准上安装微型调节机构、准直系统的微型调节机构、缩束系统的微型调节机构以及红外CCD的微型调节机构； 

步骤三、在基底之外，在第一光轴参考基准线和第二光轴参考基准线的两端分别安放四个激光器，调节第一激光器和第二激光器的角度和位置，使第一激光器和第二激光器发出的光重合于第一光轴参考基准线，调节第三激光器和第四激光器的角度和位置，使第三激光器和第四激光器发出的光重合于第二光轴参考基准线；调节四个激光器的高度至光学器件的中心高度； 

步骤四、将栅格型分束与第一光轴参考基准线成45°摆放；将栅格型分束器安装栅格型分束器的微型调节机构上，在第四激光器的前面放置光阑，调节光阑的位置，使第四激光器出射的激光经过光阑的中心；然后调节栅格型分束器的角度和位置，使第二激光器出射的光经栅格型分束器反射之后经过光阑的小孔中心入射到第四激光器的孔中，固定栅格型分束器； 

步骤五、将多级大阶梯微反射镜安装到多级大阶梯微反射镜的微型调节机构、多级小阶梯微反射镜安装到多级小阶梯微反射镜的微型调节机构上；将光阑移动到第一激光器的前面，采用第一激光器及光阑对多级大阶梯微反射镜进行调节，并固定多级大阶梯微反射镜；将光阑移动到第四激光器的前面，采用第四激光器以光阑对多级小阶梯微反射镜进行调节，并固定多级小阶梯微反射镜； 

步骤六、将光阑移动到第一激光器的前面；采用第一激光器及光阑对准直系统进行调节，当准直系统的两端的镜片反射的光都通过光阑的小孔中心的时候，固定准直系统；将缩束系统安装到缩束系统的微型调节机构上；将光阑移 动到第四激光器的前面，采用第二激光器以及光阑对缩束系统进行调节，当缩束系统的前后两端的镜片反射的光都通过光阑的小孔中心的时候，固定缩束系统。 

步骤七、将四个激光器和光阑都去除，然后将红外CCD安放到基底上的微型调节机构上，调节红外CCD的位置，当在红外CCD上清晰的两个多级阶梯微反射镜的像时固定红外CCD。 

本发明的有益效果：本发明结构简单、重复性好、工作可靠，轻量化的基于栅格分束器的空间调制型光谱仪及制作方法。