[实用新型]光谱仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及光谱分析领域，特别涉及一种宽波段全谱采集、无级次干 扰的高分辨率光谱仪。

背景技术

在ICP-OES、LIBS等光谱分析领域对光谱仪的分辨能力要求较高，往往需 要达到10pm级别，传统的光谱仪多为Czerny-Turner型单道扫描式的单色仪或 中阶梯光栅、罗兰圆结构的光谱仪。但是传统的单色仪和罗兰圆结构的光谱仪 单纯利用光栅进行分光，要实现较高的光谱分辨能力，必须采用大的焦距(如 750mm或者1000mm)的光学系统，这样不可避免的使光谱仪体积变得很庞大； 若采用中阶梯光栅二维分光光谱仪，光学分辨率较高，结构紧凑，但是在级次 方面存在级次干扰，特别是长波段级次干扰严重。为解决级次干扰的问题，利 曼公司采用自由曲面的棱镜，但自由曲面的棱镜加工困难，一致性难以保证； 安道尔公司采用多个棱镜，同时需要配合棱镜材料折射率和阿贝数使得级次均 匀，对材料的要求非常苛刻，价格昂贵且加工困难。

此外，在现有的光谱仪中，一次曝光仅能采集紫外波段或长波段的光谱。 为了实现宽波段全谱采集，在光学系统中增加运动机构进行长、短波切换，先 采集紫外波段，再采集长波段，由此却降低了光学系统的稳定性与分析速度。

实用新型内容

为了解决上述现有技术方案中的不足，本实用新型提供了一种稳定可靠、 体积小、无级次干扰、分辨率高、一次曝光即可宽波段全谱采集的光谱仪。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种光谱仪，包括光源、狭缝、准直单元、分光单元、成像单元和检测单 元，所述分光单元进一步包括：

中阶梯光栅，所述中阶梯光栅的刻线数为90-160条/毫米，经准直单元准 直的测量光被所述中阶梯光栅在波长方向分光；

棱镜，所述棱镜的角度为12-20°，经中阶梯光栅分光后的测量光被所述棱 镜在级次方向分光。

根据上述的光谱仪，优选地，所述波长方向和级次方向相互垂直。

根据上述的光谱仪，优选地，所述检测单元为面阵检测器，所述面阵检测 器采集165-850nm波长范围内的光谱。

根据上述的光谱仪，可选地，所述面阵检测器的尺寸为20-30mm。

根据上述的光谱仪，优选地，所述进一步包括：矫正单元，所述矫正单元 设置在成像单元与检测单元之间的测量光路上。

根据上述的光谱仪，可选地，所述矫正单元为矫正透镜。

根据上述的光谱仪，可选地，所述矫正透镜是单透镜或双胶合透镜或自由 曲面透镜。

根据上述的光谱仪，可选地，所述光谱仪进一步包括：光采集单元，所述 光采集单元包括第一透镜、多芯光纤和第二透镜，光源发出的测量光经第一透 镜会聚、多芯光纤传播和第二透镜会聚后穿过狭缝。

与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果为：

1、本实用新型的光谱仪在波长方向采用中阶梯光栅分光，在级次方向采用 棱镜分光，光谱仪体积小、分辨率高。

2、本实用新型采用刻线数为90-160条/毫米的高刻线中阶梯光栅，角度为 12-20°的大角度棱镜，通过光栅刻线数和棱镜角度的相互配合，使得谱线间距 变大，实现无级次干扰。

3、本实用新型采用尺寸为20-30mm的大面阵检测器而非一般12mm左右的 面阵检测器，一次曝光即可实现宽波段(165-850nm)全谱采集，谱线丰富，处 理简单，采集速度快，分析时间短。

4、本实用新型无需任何运动部件，具有很强的抗震动能力，光谱仪的稳定 性高。

附图说明

参照附图，本实用新型的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易 理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本实用新型的技术方案，而并非意在对 本实用新型的保护范围构成限制。图中：

图1是本实用新型实施例1的光谱仪的结构示意图。

具体实施方式

图1和以下说明描述了本实用新型的可选实施方式以教导本领域技术人员 如何实施和再现本实用新型。为了教导本实用新型技术方案，已简化或省略了 一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在 本实用新型的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合 以形成本实用新型的多个变型。由此，本实用新型并不局限于下述可实施方式， 而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例1