專利名稱：提高光譜儀靈敏度的方法及其實施裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及物理光學領域、光譜儀器，具體講涉及提高光譜儀靈敏度的方法及其實施裝置。
背景技術：
光譜儀是一種重要而常用的科學儀器，用于對光源和物質(zhì)進行精密的分析。為了提高儀器的分析靈敏度、精度和速度等性能，不斷有人采用新的技術和器件改進光譜儀。
如王柯敏等設計的發(fā)明專利(CCD光柵集成全波長光譜儀，專利號CN01114410.6)，溫志渝等設計的發(fā)明專利(集成化微型光譜儀，專利號CN02119512.9)，袁洪福等設計的發(fā)明專利(在線近紅外光譜儀，申請?zhí)朇N02125852.X)，劉木清設計的發(fā)明專利(手持式光譜儀，申請?zhí)朇N01254633.X)，劉木清等設計的發(fā)明專利(一種0.7-1.7微米波段的近紅外光譜儀，申請?zhí)朇N03270366.X)。在上述設計均采用線陣CCD(電荷耦合器件)作為來提高光譜儀的性能。CCD具有快速的優(yōu)點，但相對于光電倍增管等其他光電器件，CCD的靈敏度要低很多，在分析某些物質(zhì)成分時仍顯不足。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種大幅度提高采用CCD等線性陣列光電傳感器的光譜儀的靈敏度的方法及其實施裝置。本發(fā)明采用的技術方案是一種提高光譜儀靈敏度的方法，使光源發(fā)射的光依次通過被測物體、狹縫、凹面反射鏡、光柵、另一凹面反射鏡、平面反射鏡到達線性陣列光電器件，其特征是，在狹縫和被測物體間安裝用來增加有效入射光強度的一組準直透鏡，在平面反射鏡和線性陣列光電器件間安裝一個柱面鏡。
所述的安裝一組準直透鏡為安裝兩個透鏡。
一種提高光譜儀靈敏度的實施裝置，包括光源、狹縫、凹面反射鏡、光柵、另一凹面反射鏡、平面反射鏡和線性陣列光電器件，光源發(fā)射的光依次通過被測物體、狹縫、凹面反射鏡、光柵、另一凹面反射鏡、平面反射鏡到達線性陣列光電器件，其特征是，在狹縫和被測物體間設置有用來增加有效入射光強度的一組準直透鏡，在平面反射鏡和線性陣列光電器件間設置有一個柱面鏡。
所述的一組準直透鏡為兩個透鏡。
所述的兩個透鏡放置在狹縫兩側，一側一個透鏡。
所述的線性陣列光電器件為CCD器件。
所述的線性陣列光電器件為CMOS器件一種提高光譜儀靈敏度的實施裝置，包括光纖、凹面反射鏡、光柵、另一凹面反射鏡、平面反射鏡和線性陣列光電器件，由光纖輸入的光依次通過凹面反射鏡、光柵、另一凹面反射鏡、平面反射鏡到達線性陣列光電器件，其特征是，在前光纖設置有用來增加有效入射光強度的一組準直透鏡。
本發(fā)明具備以下效果由于本發(fā)明在光譜儀狹縫前方或后方安裝一組準直透鏡，以增加有效入射光的強度，在CCD或其他線性陣列光電器件的前方安裝一個柱面鏡，用以聚焦分光后的光強，增加CCD或其他線性陣列光電器件所接收到的光強，因而本發(fā)明可提高采用CCD等線性陣列光電傳感器的光譜儀的靈敏度和速度。


圖1本發(fā)明光路原理圖。
圖2為本發(fā)明另一實施例光路原理圖。
附圖中1為光源 2為被測物體(質(zhì)) 3為透鏡 4為透鏡5為狹縫 6為凹面反射鏡 7為光柵 8為凹面反射鏡9為平面反射鏡 10為柱面聚光鏡 11為CCD具體實施方式
下面結合附圖和實施例進一步說明本發(fā)明。
本發(fā)明高靈敏度光譜儀的實施例一如圖1所示，虛線框內(nèi)為常規(guī)的采用CCD等線性陣列光電傳感器的光譜儀的結構，測量時，由于被測物體的散射作用，光源1透過被測物體2中的很少一部分光能夠進入光譜儀的狹縫5，而這一部分光中又只有一小部分直射光能夠通過凹面反射鏡6的反射照射到光柵7上，由光柵7分光后的光經(jīng)過凹面反射鏡8和平面反射鏡9的反射后照射到CCD11等線性陣列光電傳感器上。本發(fā)明在光譜儀的狹縫前方增加一套由透鏡3和4組成的準直鏡，將透過被測物體2的平行光壓縮，使得能夠通過狹縫和最終投射到光柵的有效光強大大地增加。
由于CCD的象素點很小，且CCD的分布方向與狹縫的方向垂直，因而又只有極小部分光束能夠達到CCD的象素上被CCD檢測到。為了提高CCD檢測到的光強，本發(fā)明在CCD前放置一個柱面鏡，使得CCD處于柱面鏡的焦點(線)上，因而可以大幅度提高CCD所檢測到的光強。
綜上所述，本發(fā)明通過在采用CCD等線性陣列光電傳感器的光譜儀的狹縫前方放置準直鏡和在CCD前方放置柱面鏡的方法，大幅度提高了CCD可以檢測到的有效光強，從而提高了光譜儀的靈敏度，也十分有利于提高光譜儀的速度和精度。
本發(fā)明高靈敏度光譜儀的實施例二如圖2所示，虛線框內(nèi)為常規(guī)的采用CCD等線性陣列光電傳感器的光譜儀的結構，本發(fā)明在光譜儀的狹縫前后增加一套由透鏡3和4組成的準直鏡，將透過被測物體2的平行光壓縮，使得能夠通過狹縫和最終投射到光柵的有效光強大大地增加。在CCD前放置一個柱面鏡，使得CCD處于柱面鏡的焦點(線)上，因而可以大幅度提高CCD所檢測到的光強。
本發(fā)明高靈敏度光譜儀的實施例三在采用光纖作為輸入和采用CCD等線性陣列光電傳感器的光譜儀中，在輸入光纖前增加由透鏡3和4組成的準直鏡，在CCD前放置一個柱面鏡，使得CCD處于柱面鏡的焦點(線)上，大幅度提高了CCD可以檢測到的有效光強，從而提高了光譜儀的靈敏度，也十分有利于提高光譜儀的速度和精度。
權利要求
1.一種提高光譜儀靈敏度的方法，使光源發(fā)射的光依次通過被測物體、狹縫、凹面反射鏡、光柵、另一凹面反射鏡、平面反射鏡到達線性陣列光電器件，其特征是，在狹縫和被測物體間安裝用來增加有效入射光強度的一組準直透鏡，在平面反射鏡和線性陣列光電器件間安裝一個柱面鏡。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種提高光譜儀靈敏度的方法，其特征是，所述的安裝一組準直透鏡為安裝兩個透鏡。
3.一種提高光譜儀靈敏度的實施裝置，包括光源、狹縫、凹面反射鏡、光柵、另一凹面反射鏡、平面反射鏡和線性陣列光電器件，光源發(fā)射的光依次通過被測物體、狹縫、凹面反射鏡、光柵、另一凹面反射鏡、平面反射鏡到達線性陣列光電器件，其特征是，在狹縫和被測物體間設置有用來增加有效入射光強度的一組準直透鏡，在平面反射鏡和線性陣列光電器件間設置有一個柱面鏡。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種提高光譜儀靈敏度的實施裝置，其特征是，所述的一組準直透鏡為兩個透鏡。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種提高光譜儀靈敏度的實施裝置，其特征是，所述的兩個透鏡放置在狹縫兩側，一側一個透鏡。
6.根據(jù)權利要求3所述的一種提高光譜儀靈敏度的實施裝置，其特征是，所述的線性陣列光電器件為CCD器件。
7.根據(jù)權利要求3所述的一種提高光譜儀靈敏度的實施裝置，其特征是，所述的線性陣列光電器件為CMOS器件。
8.一種提高光譜儀靈敏度的實施裝置，包括光纖、凹面反射鏡、光柵、另一凹面反射鏡、平面反射鏡和線性陣列光電器件，由光纖輸入的光依次通過凹面反射鏡、光柵、另一凹面反射鏡、平面反射鏡到達線性陣列光電器件，其特征是，在前光纖設置有用來增加有效入射光強度的一組準直透鏡。
全文摘要
本發(fā)明涉及物理光學領域、光譜儀器，具體講涉及提高光譜儀靈敏度的方法及其實施裝置。為提供一種大幅度提高采用CCD等線性陣列光電傳感器的光譜儀的靈敏度的方法及其實施裝置，本發(fā)明采用的技術方案是在光譜儀狹縫前方或后方安裝一組準直透鏡，以增加有效入射光的強度，在CCD或其他線性陣列光電器件的前方安裝一個柱面鏡，用以聚焦分光后的光強，增加CCD或其他線性陣列光電器件所接收到的光強。本發(fā)明主要用于提高光譜儀靈敏度。
文檔編號G01N21/71GK1831498SQ20061001316
公開日2006年9月13日 申請日期2006年2月14日 優(yōu)先權日2006年2月14日
發(fā)明者林凌, 李剛 申請人:天津大學