專利名稱：一種制備可變閃耀光柵的拼接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可變閃耀光柵的拼接制備方法，屬于光譜學(xué)、光譜儀器及測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
閃耀光柵是光柵型光譜儀的重要分光器件。閃耀光柵通過對(duì)刻蝕角度的選擇，能夠?qū)⑷肷涔獾哪芰性谒璧墓庾V波段。因而，比之普通的平面光柵，包括刻劃光柵和全息光柵，使用閃耀光柵能夠極大地增強(qiáng)特定波段光譜檢測(cè)的效率。同時(shí)，由于單縫衍射包絡(luò)線的調(diào)制，閃耀光柵所增強(qiáng)的波段范圍不是任意的。一般來說，把一片光柵的光柵效率大于30%的波段作為有效的光譜波段?，F(xiàn)有的應(yīng)用面最廣泛的微型光譜儀使用CCD作為探測(cè)器，一次性探測(cè)所需光譜波段。在此類光譜儀的設(shè)計(jì)中，根據(jù)探測(cè)器種類的不同，一般將200-1100nm劃為一個(gè)波段，使用硅探測(cè)器；將900-2500nm劃為一個(gè)波段，使用InGaAs探測(cè)器。以200-1 IOOnm波段為例說明。單一閃耀光柵的有效光譜波段有限，不能一次性覆蓋200-1100nm波段。以300線，250nm閃耀的光柵為例，其有效光譜范圍覆蓋200_950nm。只有解決光柵的效率范圍問題，才能夠解決微型光譜儀的探測(cè)范圍問題。因而，尋求合適的閃耀光柵，成為此領(lǐng)域研究關(guān)注的熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種可變閃耀光柵的制備方法，以實(shí)現(xiàn)具有更寬有效光譜波段的閃耀光柵。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種可變閃耀光柵的拼接制備方法，包括下列步驟1. 一種制備可變閃耀光柵的拼接方法，其特征在于包括如下具體步驟(I)根據(jù)實(shí)際使用波段選擇兩種或兩種以上(可變)閃耀波長(zhǎng)，保證在實(shí)際使用波段范圍內(nèi)總有一種閃耀光柵的光柵效率大于30%。(2)結(jié)合光譜測(cè)量光源的效率曲線，以及探測(cè)器的響應(yīng)曲線，確定不同閃耀波長(zhǎng)光柵的面積比例，以使不同波段綜合探測(cè)效率趨于平均。(3)將第一片閃耀光柵固定安裝在具有C-T光路的光譜儀光柵座上，使用具有較多特征輻射峰的光源，例如汞燈光源，做為輸入光，調(diào)整閃耀光柵的角度與光柵座仰角，使得在光譜成像面成像的分立特征譜線與線性探測(cè)器CCD重合。(4)然后安裝第二片閃耀光柵，通過微調(diào)光柵的角度，確保第二片光柵和第一片光柵在光譜成像面成像的特征譜線完全吻合。(5)如果還有更多閃耀光柵，重復(fù)步驟(3)，使得所有安裝的光柵在光譜成像面成像的特征譜線完全吻合。(6)在多片光柵接縫處填涂亞光炭黑膠，以消除光柵邊界雜散光的影響。
由于上述技術(shù)方案的應(yīng)用，本發(fā)明所制備的可變閃耀光柵與現(xiàn)有閃耀光柵相比具有下列優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)有閃耀光柵僅能針對(duì)單一波段進(jìn)行閃耀。由于光柵單縫衍射包絡(luò)線的調(diào)制，現(xiàn)有閃耀光柵的單一閃耀波段不能覆蓋較寬的光譜范圍。在200-1100nm硅探測(cè)器的靈敏范圍內(nèi)，無法通過現(xiàn)有閃耀光柵，提供適用的光柵器件。如若使用全息光柵，雖然可以解決有效波段的問題，但是，其帶來的缺陷是總體光柵效率遠(yuǎn)低于閃耀光柵。本發(fā)明創(chuàng)造性地提出了拼接兩種或更多(可變)不同閃耀光柵的技術(shù)方案，通過多種閃耀光柵閃耀波段的相互疊加，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)更寬的有效光譜波段，從而解決了微型光譜儀無法探測(cè)全硅波段200-1 IOOnm 或 900_2500nm 的技術(shù)問題。


附圖1是實(shí)施例一中兩種閃耀光柵的光柵效率曲線圖；附圖2是實(shí)施例一中鹵素?zé)艉碗疅艄庠摧椛淝€圖；附圖3是實(shí)施例一中背照式硅探測(cè)器光譜響應(yīng)圖；附圖4是實(shí)施例一中兩種不同閃耀光柵的布置及面積比例示意圖；附圖5是實(shí)施例一中使用可變閃耀光柵設(shè)計(jì)的微型光譜儀采集的氘鹵素光源光
-1'TfeP曰。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述實(shí)施例一一種制備適用于200_1100nm范圍可變閃耀光柵的拼接方法，其特征在于包括如下具體步驟(I)為了使有效波段能夠覆蓋200-1100nm范圍，選擇300線、250nm閃耀和300線、640nm閃耀的兩種閃耀光柵進(jìn)行拼接。如附圖1所示，第一種光柵的有效范圍覆蓋200-950nm，第二種光柵的有效范圍覆蓋400-1 lOOnm。(2)在200_1100nm波段，一般使用氘鹵素光源作為光譜測(cè)量光源。氘燈提供200-400nm (紫外)光譜輻射，鹵素?zé)籼峁?00-1 IOOnm (可見-近紅外)光譜輻射。一方面，光源的氣燈能量遠(yuǎn)低于齒素?zé)裟芰浚硪环矫?，齒素?zé)粼?00-1 IOOnm范圍內(nèi)的福射也不均勻。參見附圖2。同時(shí)，背照式硅探測(cè)器在紫外的靈敏度也不如可見和近紅外的靈敏度，如附圖3所示。為了盡量增強(qiáng)光譜儀紫外光的靈敏度，選擇250nm閃耀波長(zhǎng)光柵的面積比640nm閃耀波長(zhǎng)光柵的面積大一倍。(3)將第一片閃耀光柵(250nm閃耀)固定安裝在具有C-T光路的光譜儀光柵座上，使用具有較多特征輻射峰的光源，例如汞燈光源，做為輸入光，調(diào)整閃耀光柵的角度與光柵座仰角，使得在光譜成像面成像的分立特征譜線與線性探測(cè)器CCD重合。(4)然后安裝第二片閃耀光柵(640nm閃耀)，通過微調(diào)光柵的角度，確保第二片光柵和第一片光柵在光譜成像面成像的特征譜線完全吻合。在調(diào)試過程中，主要使用汞燈546nm、577nm等一階譜線和730nm、809nm等二階譜線作為調(diào)節(jié)重合的參考。完成調(diào)試的可變閃耀光柵布置圖如附圖4所示。(5)在兩片光柵接縫處填涂亞光炭黑膠，以消除光柵邊界雜散光的影響。
最終，通過使用本發(fā)明所制備的可變閃耀光柵，獲取的氘鹵燈輻射光譜(200-1 IOOnm)如附圖5所示。從圖中可以看出，雖然氘鹵燈在紫外至近紅外的輻射本身非常不均勻，但是使用了可變閃耀光柵的光譜儀采集的光譜輻射非常的均勻。光譜在656nm的特征輻射線是氘燈的特征輻射線。
權(quán)利要求
1.一種制備可變閃耀光柵的拼接方法，其特征在于包括如下具體步驟(1)根據(jù)實(shí)際使用波段選擇兩種或兩種(可變)以上閃耀波長(zhǎng)，保證在實(shí)際使用波段范圍內(nèi)總有一種閃耀光柵的光柵效率大于30%。(2)結(jié)合光譜測(cè)量光源的效率曲線，以及探測(cè)器的響應(yīng)曲線，確定不同閃耀波長(zhǎng)光柵的面積比例，以使不同波段綜合探測(cè)效率趨于平均。(3)將第一片閃耀光柵固定安裝在具有C-T光路的光譜儀光柵座上，使用具有較多特征輻射峰的光源，例如汞燈光源，做為輸入光，調(diào)整閃耀光柵的角度與光柵座仰角，使得在光譜成像面成像的分立特征譜線與線性探測(cè)器CCD重合。(4)然后安裝第二片閃耀光柵，通過微調(diào)光柵的角度，確保第二片光柵和第一片光柵在光譜成像面成像的特征譜線完全吻合。(5)如果還有更多閃耀光柵，重復(fù)步驟(3)，使得所有安裝的光柵在光譜成像面成像的特征譜線完全吻合。(6)在多片光柵接縫處填涂亞光炭黑膠，以消除光柵邊界雜散光的影響。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可變閃耀光柵的拼接制備方法，根據(jù)設(shè)計(jì)要求的光譜波段、所用光譜測(cè)量用光源和探測(cè)器的光譜響應(yīng)，選擇兩片或兩片以上具有不同閃耀波長(zhǎng)的光柵，在一臺(tái)光譜儀設(shè)備中進(jìn)行拼接，可以拓展單一閃耀光柵的有效光譜范圍。本發(fā)明創(chuàng)造性地提出了使用多片不同閃耀光柵拼接成可變閃耀光柵的技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了寬譜段的分光器件，解決了微型CCD光譜儀無法覆蓋寬譜段(200-1100nm)的技術(shù)問題。
文檔編號(hào)G02B5/18GK103018807SQ20111028040
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月20日
發(fā)明者章煒毅, 殷?，|, 李亞軍, 董必勤 申請(qǐng)人:上海復(fù)享儀器設(shè)備有限公司