多分辨率光谱仪制造技术

本发明专利技术的实施例提供了一种多分辨率光谱仪。该多分辨率光谱仪包括：入射狭缝，布置用于接收入射光束；准直装置，布置用于对来自入射狭缝的光束进行准直；色散装置，布置用于对经过准直装置准直的光束进行分色，以形成具有不同波长的多个子光束；成像装置和阵列式光子探测器，所述成像装置布置用于将所述多个子光束分别成像在所述阵列式光子探测器上，所述阵列式光子探测器用于将成像到其上的多个子光束的光信号转换成电信号，所述电信号用于形成光谱图，其中，所述入射狭缝具有第一狭缝部分和第二狭缝部分，所述第二狭缝部分具有比第一狭缝部分更大的宽度。

Multi-resolution spectrometer

Embodiments of the present invention provide a multi-resolution spectrometer. The multi resolution spectrometer includes an incident slit, arranged for receiving incident light; collimating device, arrangement is used to collimate the beam from the incident slit; dispersion device, arrangement for collimating device after collimation of color, to form a plurality of sub beams with different wave lengths; imaging device and photon detector array, the the imaging device is arranged for the plurality of sub beams respectively in imaging the array type photon detector, the array type photon detector for imaging optical signal into a plurality of sub beams on the conversion into electrical signals, the signals for the formation of spectra, among them, the entrance slit has a first slit the second part and the second part of the slit, the slit part is greater than the first width of the slit part.

【技术实现步骤摘要】
多分辨率光谱仪
本专利技术涉及光谱仪领域，尤其涉及一种多分辨率光谱仪。
技术介绍
光谱仪是一种用途很广的分析仪器，尤其用于物质的鉴定和分析。光谱仪利用色散元件将不同波长混合在一起的光信号分解并排列到探测器上，最终得到代表着不同波长处的信号强度分布的光谱图线。光谱仪的分辨率表征了仪器对两个相邻波长信号间的分辨能力，决定了最终光谱图携带特征信息的精细程度。在光谱探测和分析中，光谱仪的分辨率参数对于精确地鉴别物质、确定其化学组成和相对含量有着重要的意义。现有光谱仪通常采用单一宽度的狭缝，狭缝宽度确定后，分辨率就成了定值。不能保证分辨率和灵敏度兼得。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种多分辨率光谱仪，其通过采用特定形状的入射狭缝，能够适应于多种分辨率的光谱图采集。本专利技术的实施例提供了一种多分辨率光谱仪，包括：入射狭缝，布置用于接收入射光束；准直装置，布置用于对来自入射狭缝的光束进行准直；色散装置，布置用于对经过准直装置准直的光束进行分色，以形成具有不同的波长的多个子光束；成像装置和阵列式光子探测器，所述成像装置布置用于将所述多个子光束分别成像在所述阵列式光子探测器上，所述阵列式光子探测器用于将成像到其上的多个子光束的光信号转换成电信号，所述电信号用于形成光谱图，其中，所述入射狭缝具有第一狭缝部分和第二狭缝部分，所述第二狭缝部分具有比第一狭缝部分更大的宽度。在一实施例中，所述色散装置布置成将所述多个子光束在第一方向上分离开，所述阵列式光子探测器具有多列探测单元，其中每列探测单元沿着与第一方向垂直的第二方向布置。在一实施例中，所述多个子光束中的每个子光束在所述阵列式光子探测器上形成的图案包括分别对应于第一狭缝部分和第二狭缝部分的第一图案部分和第二图案部分，所述第二图案部分具有比第一图案部分更大的宽度。在一实施例中，光谱图中的每条谱线由一列探测单元中的所有探测单元所获得的电信号的叠加输出而生成。在一实施例中，所述阵列式光子探测器具有沿着第二方向依次布置的第一区域和第二区域，所述第一图案部分形成于所述第一区域中，所述第二图案部分形成于所述第二区域中，所述光谱图包括第一子光谱图和第二子光谱图，所述第一子光谱图中的每条谱线由一列探测单元中处于第一区域中的探测单元所获得的电信号的叠加输出而生成，所述第二子光谱图中的每条谱线由一列探测单元中处于第二区域中的探测单元所获得的电信号的叠加输出而生成。在一实施例中，所述狭缝还包括第三狭缝部分，所述第三狭缝部分具有比第二狭缝部分更大的宽度。在一实施例中，所述多个子光束中的每个子光束在所述阵列式光子探测器上形成的图案包括分别对应于第一狭缝部分、第二狭缝部分和第三狭缝部分的第一图案部分、第二图案部分和第三图案部分，所述第二图案部分具有比第一图案部分更大但比第三图案部分更小的宽度。在一实施例中，所述阵列式光子探测器具有沿着第二方向依次布置的第一区域、第二区域和第三区域，所述第一图案部分、第二图案部分和第三图案部分分别形成于所述第一区域、第二区域和第三区域中，所述光谱图包括第一子光谱图、第二子光谱图和第三子光谱图，所述第一子光谱图中的每条谱线由一列探测单元中处于第一区域中的探测单元所获得的电信号的叠加输出而生成，所述第二子光谱图中的每条谱线由一列探测单元中处于第二区域中的探测单元所获得的电信号的叠加输出而生成，所述第三子光谱图中的每条谱线由一列探测单元中处于第三区域中的探测单元所获得的电信号的叠加输出而生成。在一实施例中，所述入射狭缝具有宽度渐变的形状。在一实施例中，所述准直装置包括准直透镜或凹面反射镜，所述色散装置包括分色光栅，所述成像装置包括会聚透镜或凹面反射镜。如本专利技术的上述至少一个实施例中所述的多分辨率光谱仪，通过设置具有宽度不同的各个狭缝部分的入射狭缝，能够在对入射光束进行一次采集的过程中生成具有多种波长分辨率的光谱图。附图说明图1示意性地示出根据本专利技术的一实施例的多分辨率光谱仪；图2a、2b、2c示意性地示出根据本专利技术的一实施例的多分辨率光谱仪的入射狭缝的形状的示例；图3示意性地示出经过入射狭缝的光束经过色散装置之后成像在阵列式光子探测器上的图案的示例；图4示意性地示出光谱图中的谱线。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号表示相同或相似的部件。下述参照附图对本专利技术实施方式的说明旨在对本专利技术的总体专利技术构思进行解释，而不应当理解为对本专利技术的一种限制。根据本专利技术的总体构思，提供一种多分辨率光谱仪，包括：入射狭缝，布置用于接收入射光束；准直装置，布置用于对来自入射狭缝的光束进行准直；色散装置，布置用于对经过准直装置准直的光束进行分色，以形成具有不同的波长的多个子光束；成像装置和阵列式光子探测器，所述成像装置布置用于将所述多个子光束分别成像在所述阵列式光子探测器上，所述阵列式光子探测器用于将成像到其上的多个子光束的光信号转换成电信号，所述电信号用于形成光谱图，其中，所述入射狭缝具有第一狭缝部分和第二狭缝部分，所述第二狭缝部分具有比第一狭缝部分更大的宽度。另外，在下面的详细描述中,为便于解释,阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或更多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。图1示意性地示出根据本专利技术的一实施例的多分辨率光谱仪100。该多分辨率光谱仪100可以包括入射狭缝10、准直装置20、色散装置30、成像装置40和阵列式光子探测器50。入射狭缝10布置用于接收入射光束。准直装置20布置用于对来自入射狭缝10的光束60进行准直。色散装置30布置用于对经过准直装置20准直的光束进行分色，以形成具有不同的波长的多个子光束61、62(例如波长分别为λ1和λ2)。成像装置40布置用于将所述多个子光束61、62分别成像在所述阵列式光子探测器50上。所述阵列式光子探测器50用于将成像到其上的多个子光束61、62的光信号转换成电信号，所述电信号用于形成光谱图。如图2a所示，入射狭缝10具有第一狭缝部分11和第二狭缝部分12，所述第二狭缝部分12具有比第一狭缝部分11更大的宽度。在光谱仪系统的设计开发过程中，入射狭缝的宽度直接影响了分辨率的高低——狭缝越窄，分辨率越高；狭缝越宽，分辨率越低。单一地减小狭缝宽度虽然可以提高分辨率，但是会导致光通量减小，即信号强度下降。如果整个狭缝宽度都一致，则只能实现一种分辨率。而本专利技术的实施例中的多分辨率光谱仪中的入射狭缝10至少具有两种不同宽度的狭缝部分，这样在阵列式光子探测器50上产生的子光束的图案也可以实现不同的波长分辨率。于是，在对入射光束的一次采集中就可以产生具有多种波长分辨率的光谱图。这可以为用户提供多种选择，从而更好地平衡分辨率和光通量的要求。虽然在上述实施例中仅提到了第一狭缝部分11和第二狭缝部分12，但是在本专利技术的实施例中，并不限于包括两个狭缝部分的入射狭缝，例如入射狭缝10还可以包括第三狭缝部分13(如图2b所示)，所述第三狭缝部分13具有比第二狭缝部分12更大的宽度。本领域技术人员应当理解，入射狭缝10也还可以包括四个、五个或更多的具有不同的宽度的狭缝部分。在一示例中，色散装置30(例如可以为分色光栅)可以布置成将所述多个子光束61、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多分辨率光谱仪，包括：入射狭缝，布置用于接收入射光束；准直装置，布置用于对来自入射狭缝的光束进行准直；色散装置，布置用于对经过准直装置准直的光束进行分色，以形成具有不同波长的多个子光束；成像装置和阵列式光子探测器，所述成像装置布置用于将所述多个子光束分别成像在所述阵列式光子探测器上，所述阵列式光子探测器用于将成像到其上的多个子光束的光信号转换成电信号，所述电信号用于形成光谱图；其中，所述入射狭缝具有第一狭缝部分和第二狭缝部分，所述第二狭缝部分具有比第一狭缝部分更大的宽度。

【技术特征摘要】
1.一种多分辨率光谱仪，包括：入射狭缝，布置用于接收入射光束；准直装置，布置用于对来自入射狭缝的光束进行准直；色散装置，布置用于对经过准直装置准直的光束进行分色，以形成具有不同波长的多个子光束；成像装置和阵列式光子探测器，所述成像装置布置用于将所述多个子光束分别成像在所述阵列式光子探测器上，所述阵列式光子探测器用于将成像到其上的多个子光束的光信号转换成电信号，所述电信号用于形成光谱图；其中，所述入射狭缝具有第一狭缝部分和第二狭缝部分，所述第二狭缝部分具有比第一狭缝部分更大的宽度。2.根据权利要求1所述的多分辨率光谱仪，其中，所述色散装置布置成将所述多个子光束在第一方向上分离开，所述阵列式光子探测器具有多列探测单元，其中每列探测单元沿着与第一方向垂直的第二方向布置。3.根据权利要求2所述的多分辨率光谱仪，其中，所述多个子光束中的每个子光束在所述阵列式光子探测器上形成的图案包括分别对应于第一狭缝部分和第二狭缝部分的第一图案部分和第二图案部分，所述第二图案部分具有比第一图案部分更大的宽度。4.根据权利要求3所述的多分辨率光谱仪，其中，光谱图中的每条谱线由一列探测单元中的所有探测单元所获得的电信号的叠加输出而生成。5.根据权利要求3所述的多分辨率光谱仪，其中，所述阵列式光子探测器具有沿着第二方向依次布置的第一区域和第二区域，所述第一图案部分形成于所述第一区域中，所述第二图案部分形成于所述第二区域中，所述光谱图包括第一子光谱图和第二子光谱图，所述第一子光谱图中的每条谱线由一列探测单元中处于第一区域中的探测单元所获得的电信...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海辉，王红球，易裕民，张建红，王安凯，
申请(专利权)人：同方威视技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11