一种小型化四光栅联动的双通道光谱仪结构制造技术

一种小型化四光栅联动的双通道光谱仪结构属于光谱仪器技术领域，解决了漫透射板在长时间光照条件下发生变化造成的光谱仪整体性能衰减的问题。包括第一双光栅光谱仪光学系统，和共同设置在光栅座上，与第一双光栅光谱仪光学系统面对称的第二双光栅光谱仪光学系统；入射光分别通过定标轮上的漫透射板进第一双光栅光谱仪光学系统和/或第二双光栅光谱仪光学系统中；出射光分别由各自光学系统的探测器接收；由正弦机构提供光栅座沿其主轴旋转，使光栅座转角的正弦值和探测器接收到光波长满足线性关系。本发明专利技术减少了运动部件的数量以及整个仪器的体积和重量。利用双通道定期交叉比对进行探测从而保证仪器能够在空间环境中长时间使用仍具有稳定性能。

A miniaturized four grating linked double channel spectrometer structure

The utility model relates to a miniaturized four grating linkage double channel spectrometer structure, which belongs to the technical field of spectral instruments and solves the problem of attenuation of the overall performance of the spectrometer caused by the change of the diffuse transmission plate under long time illumination conditions. Including the first double grating spectrometer, and grating are arranged in the seat, facing the optical system of the second double grating spectrometer and the first double grating spectrometer; incident light through the diffuser calibration on the wheel into the first double grating spectrometer and / or second double grating spectrometer in the optical system; out light respectively by the respective optical detector; by the grating sine mechanism provides a rotating along the spindle, the sinusoidal grating angle value and a detector to meet the linear relationship between the wavelength of light. The invention reduces the number of moving parts and the volume and weight of the entire instrument. Using a two channel periodic cross ratio probe to ensure that the instrument can be used in space for a long time, still has stable performance.

【技术实现步骤摘要】
一种小型化四光栅联动的双通道光谱仪结构
本专利技术属于光谱仪器
，具体涉及一种小型化四光栅联动的双通道光谱仪结构。
技术介绍
双光栅光谱仪光学系统主要有两个反射镜、两块光栅、漫透射板、入射狭缝、出射狭缝和中缝等组成，在工作过程中两个光栅同轴转动来完成对不同波段的光谱进行探测。在光谱仪使用中，长时间的照射会导致漫透射板和光片特性发生变化，影响光谱仪的探测性能。对于在地面使用的双光栅光谱仪，可以采用更换漫透射板后进行重新标定的方法，来保证光谱仪整体性能指标的稳定性。但是对于空间光谱仪器，受使用环境制约无法实现及时更换漫透射板，因此不能监测漫透射板特性的变化情况，从而影响整个仪器的性能指标。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种小型化四光栅联动的双通道光谱仪结构，该结构解决了漫透射板在长时间光照条件下发生变化造成的光谱仪整体性能衰减的问题。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案如下：一种小型化四光栅联动的双通道光谱仪结构，该结构包括第一双光栅光谱仪光学系统，该结构还包括共同设置在光栅座上，与第一双光栅光谱仪光学系统面对称的第二双光栅光谱仪光学系统；入射光分别通过定标轮上的漫透射板进第一双光栅光谱仪光学系统和/或第二双光栅光谱仪光学系统中；出射光分别由各自光学系统的探测器接收；由正弦机构提供光栅座沿其主轴旋转，使光栅座转角的正弦值和探测器接收到光波长满足正弦关系。本专利技术的有益效果是：本专利技术将两个通道的光谱仪系统对称放置，使得四个光栅共用一套驱动机构就可以正常工作，减少了运动部件的数量以及整个仪器的体积和重量。主通道作为长期使用的探测通道，定标通道在定标或者作为备份时正常工作，其他时间使用快门机构将其与光照隔离，利用双通道定期交叉比对进行探测，既能对漫透射板进行定标又能对漫透射板进行备份，从而保证仪器能够在空间环境中长时间使用仍具有稳定性能。附图说明图1本专利技术双通道光谱仪结构原理图。图2本专利技术一种小型化四光栅联动的双通道光谱仪结构示意图。图中：1、主探测通道入缝，1’、定标探测通道入缝，2、主探测通道反射镜，2’、定标通道反射镜，3、主探测通道中缝，3’、定标通道中缝，4、主探测通道光栅，4’、定标通道光栅，5、主探测通道出缝，5’、定标通道出缝，6、主探测通道光学系统，6’、定标通道光学系统，7、对称面，8、定标轮，9、主探测通道视场，9’、定标通道视场，10、主探测通道滤光片轮，10’、定标通道滤光片轮，11、光栅座，12、正弦机构，13、主探测通道探测器，13’、定标通道探测器和14、快门机构。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细说明。本专利技术的专利技术思想为：将两个具有相同特性的光学系统沿一个对称面7镜像放置，实现系统级的备份。其中一个系统作为主探测通道光学系统6用作常规探测，另外一个通道作为定标通道光学系统6’，定期对主探测通道的探测数据进行标定，不定标时使用快门机构14保护起来，避免光学元件在光照时的衰减，当主探测通道光学系统6不能正常工作时，定标通道光学系统6’作为备份通道进行常规探测。两个通道互相独立，通过系统级备份和工作模式切换，满足空间用双光栅光谱仪高可靠性和稳定性的要求。如图1和图2所示，两个相同的双光栅光学系统(主探测通道光学系统6和定标通道光学系统6’)沿对称面7镜像放置，主探测通道光栅4和定标通道光栅4’安装在同一个光栅座11中，使用同一个正弦机构12驱动，共轴转动，以保证两个通道对相同目标进行探测。两个通道为对称关系，以主探测通道为例，光线由主探测通道视场9通过定标轮8上的漫透射板通过主探测通道入缝1，再依次经过主探测通道光栅4的第一个光栅、主探测通道反射镜2的第一反射镜、主探测通道中缝3、主探测通道反射镜2的第二反射镜、主探测通道光栅4的第二个光栅、主探测通道滤光片轮10和主探测通道出缝5到达主探测通道探测器13。在进行定标和备份工作时，定标通道光线路径同主探测通道为镜像关系，光线由定标通道视场9’通过定标轮8上的漫透射板通过定标探测通道入缝1’，再依次经过定标通道光栅4’的第一个光栅、定标通道反射镜2’的第一反射镜、定标通道中缝3’、定标通道反射镜2’的第二反射镜、定标通道光栅4’的第二个光栅、定标通道滤光片轮10’和定标通道出缝5’到达定标通道探测器13’。两个通道探测信号相同，在定标通道不工作时快门机构14的电机带动挡片挡住该通道的漫透射板，避免光照对定标通道光学系统造成影响。定标轮8上对称位置的漫透射板(可替换为滤光片)组成漫透射板对，它们具有相同的特性，定标轮8由步进电机带动旋转，根据不同的波段和模式要求，使特定的漫透射板对分别位于主探测通道入缝1和定标探测通道入缝1’前端。根据预先定义的工作模式，定标轮8上的漫透射板和滤光片轮10上的滤光片可实现不同的组合形式，实现不同的工作模式，达到预期的探测效果。正弦机构12包括丝杠和一端与光栅座连接，另一端与丝杠连接的摆杆。正弦机构12驱动摆杆，带动光栅座11沿光栅座的轴线方向在一定角度范围内转动，正弦机构12中丝杠的直线位移与光栅转角的正弦值是线性关系，从而保证了正弦机构12的输入，即丝杠的直线位移与探测器接收到的波长之间满足线性关系，实现了光栅座11转角的正弦值与探测器接收到出射光的波长是线性关系。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小型化四光栅联动的双通道光谱仪结构，该结构包括第一双光栅光谱仪光学系统，其特征在于，该结构还包括共同设置在光栅座上，与第一双光栅光谱仪光学系统面对称的第二双光栅光谱仪光学系统；入射光分别通过定标轮上的漫透射板进第一双光栅光谱仪光学系统和/或第二双光栅光谱仪光学系统中；出射光分别由各自光学系统的探测器接收；由正弦机构提供光栅座沿其主轴旋转，使光栅座转角的正弦值和探测器接收到光波长满足线性关系。

【技术特征摘要】
1.一种小型化四光栅联动的双通道光谱仪结构，该结构包括第一双光栅光谱仪光学系统，其特征在于，该结构还包括共同设置在光栅座上，与第一双光栅光谱仪光学系统面对称的第二双光栅光谱仪光学系统；入射光分别通过定标轮上的漫透射板进第一双光栅光谱仪光学系统和/或第二双光栅光谱仪光学系统中；出射光分别由各自光学系统的探测器接收；由正弦机构提供光栅座沿其主轴旋转，使光栅座转角的正弦值和探测器接收到光波长满足线性关系。2.根据权利要求1所述的一种小型化四光栅联动的双通道光谱仪结构，其特征在于，该结构包括设置在定标轮上的快门。3.根据权利要求1所述的一种小型化四光栅联动的双通道光谱仪结构，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹佃生，王淑荣，林冠宇，杨小虎，张子辉，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22