[发明专利]一种基于线性渐变滤光片的微型固化近红外光谱仪

说明书

技术领域

本发明涉及光谱分析仪器技术领域，尤其涉及一种基于线性渐变滤光片的微型固化近红外光谱仪。

背景技术

近红外光谱是介于可见光和中红外之间的电磁辐射波段，波长范围为780-2526nm。当一束具有连续波长的近红外光NIR照射物质时，如果物质分子中某个基团的振动频率或者转动频率和NIR的频率一样，物质分子就会吸收对应频率NIR的能量，同时，物质分子的振动能级或者转动能级将由基态跃迁至某一激发态。根据物质分子对NIR选择性吸收的现象，可以对物质的分子结构和分子组成进行定性的分析，获得物质的成分信息，同时，物质分子对不同频率的NIR具有不同的吸收系数，结合化学计量学方法，可以通过对近红外光谱的数据建立数学模型，定量地分析物质成分的含量信息。因而，形成了近红外光谱检测技术，具有鲜明的特点，包括：对样品不接触、无损害，无需预处理、不污染环境，分析速度快、效率高、实时性好，设备简单、操作方便等，目前，在医学和药学、化学和材料科学、食品科学、环境保护、地质考古、刑侦鉴定等领域有着广泛的应用。

近红外光谱仪是近红外光谱检测技术的运用工具，随着科学技术的不断发展和进步，近红外光谱仪已经具有较高的检测水平。近红外光谱仪的核心部分是分光系统，根据分光系统的不同原理，近红外光谱仪主要分为色散型、干涉型、滤光型三种类型。其中，色散型主要是通过使用棱镜、光栅等色散元件对近红外光束进行分光，获得不同波长的近红外光的强度信息；干涉型主要是基于迈克尔逊干涉仪原理，移动动镜调整两束红外光之间的光程差，并获取对应不同光程差的干涉光强度，通过对干涉光信号进行傅里叶变换获得近红外光谱信息；滤光型主要是通过调整滤光特性，限制近红外光束的波长范围，先后获取不同波长的近红外光强度信息，实现分光作用。三种类型近红外光谱仪的技术已经十分成熟，具有高精度、高分辨率、高信噪比等特性，但是，内部结构比较复杂，仪器设计难以小型化，同时，内部具有移动的元器件，对稳定性具有潜在的影响。

发明内容

本发明提供了一种基于线性渐变滤光片的微型固化近红外光谱仪，本发明通过使用线性渐变滤光片LVF构成分光系统，使得近红外光谱仪具有固定的内部元器件和简单、紧凑的内部光路，实现微型固化的设计，详见下文描述：

一种基于线性渐变滤光片的微型固化近红外光谱仪，包括：光源，所述微型固化近红外光谱仪还包括：抛物面反射镜、样品池、线性渐变滤光片和阵列式探测器；

所述光源产生近红外光束，所述抛物面反射镜对所述近红外光束进行离轴反射，产生平行光束；所述样品池放置待测样品，采集透射的近红外光信号；

所述线性渐变滤光片构成分光系统，通过滤光特性对所述近红外光信号进行分光；所述阵列式探测器检测入射到不同位置处的不同波长的近红外光信号。

所述微型固化近红外光谱仪的采样方式为透射式。

另一实施例，一种基于线性渐变滤光片的微型固化近红外光谱仪，包括：光源，所述微型固化近红外光谱仪还包括：抛物面反射镜、直角三棱镜、样品池、线性渐变滤光片和阵列式探测器；

所述光源产生近红外光束，所述抛物面反射镜对所述近红外光束进行离轴反射，产生平行光束；

所述近红外光束在所述直角三棱镜的斜边处发生一次全内反射；所述样品池放置待测样品，采集反射的近红外光信号；

所述线性渐变滤光片构成分光系统，通过滤光特性对所述近红外光信号进行分光；所述阵列式探测器检测入射到不同位置处的不同波长的近红外光信号。

所述微型固化近红外光谱仪的采样方式为反射式。

进一步地，所述阵列式探测器为InGaAs阵列探测器。

本发明提供的技术方案的有益效果是：本发明通过使用线性渐变滤光片LVF构成分光系统，实现了近红外光谱仪内部元器件的固定化和内部光路的简单化、紧凑化，具备了微型固化的特点，提高了近红外光谱仪的便携性和稳定性。该微型固化近红外光谱仪可以通过采样光路形式的变化，实现透射式和反射式两种采样方式的近红外光谱检测。

附图说明

图1为实施例1的一种基于线性渐变滤光片的微型固化近红外光谱仪的结构示意图；

图2为实施例2的一种基于线性渐变滤光片的微型固化近红外光谱仪的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1：光源；                            2：抛物面反射镜；

3：样品池；                          4：线性渐变滤光片；