原位广视场光谱仪制造技术

本实用新型专利技术提供一种原位广视场光谱仪，所述原位广视场光谱仪包括计算机、控制系统、步进电机、光源、滤光器、光路变换器及图像采集器，所述图像采集器和所述控制系统均与所述计算机连接，所述步进电机分别与所述控制系统、所述滤光器连接，所述滤光器、所述光路变换器、所述图像采集器依次远离所述光源并设置于所述光源的出射光路上。本实用新型专利技术提供的原位广视场光谱仪能够实现连续性原位测试的同时满足大视场的要求，且本实用新型专利技术提供的原位广视场光谱仪具有较高的分辨率、较高的准确性、高透过性、成本较低的优点。

【技术实现步骤摘要】
原位广视场光谱仪
本技术涉及光谱仪
，尤其涉及一种原位广视场光谱仪。
技术介绍
暗场显微技术和局域表面等离子共振(LSPR)散射光谱技术相结合可以获取纳米粒子的原位光谱，这种技术的最初阶段是通过带狭缝的单色器来分光，最终获得单个纳米粒子的光谱，虽然带狭缝的光谱仪获取单颗粒光谱的准确度高，但是不能满足科研人员从统计学的角度，在一定的时间内获取更多纳米粒子的光谱来研究大量纳米粒子的行为的要求。因此研究者将狭缝移除，这样可直接得到多个纳米粒子和多个纳米粒子光谱混合的图片，但是，纳米粒子的点图和光谱图会发生重叠，影响了准确性。为了改良移除狭缝后的光谱仪，研究者们用新的分光系统如液晶滤光器来代替原来的单色系统，这种方法具有大视场、分光效果好的优点，但是，其信号强度低、信噪比低、需要激光作为光源、费用昂贵。可见，目前纳米粒子的原位光谱获取仍不能同时满足大视场、高信号强度、高准确度、连续性、价格便宜、操作简单等特点。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提出一种原位广视场光谱仪，能够同时满足大视场、高信号强度、高准确度、连续性、价格便宜、操作简单等特点。本技术提出的具体技术方案为：提供一种原位广视场光谱仪，所述原位广视场光谱仪包括计算机、控制系统、步进电机、光源、滤光器、光路变换器及图像采集器，所述图像采集器和所述控制系统均与所述计算机连接，所述步进电机分别与所述控制系统、所述滤光器连接，所述滤光器、所述光路变换器、所述图像采集器依次远离所述光源并设置于所述光源的出射光路上。进一步地，所述滤光器包括转盘及设置于所述转盘上的多个第一滤光片，所述转盘与所述步进电机连接，所述步进电机带动所述转盘旋转。进一步地，所述多个第一滤光片等间隔或螺旋环绕所述转盘的几何中心设置，和/或所述多个第一滤光片等间隔环绕所述转盘的几何中心设置时，所述多个第一滤光片与所述转盘的几何中心的距离均相等。进一步地，所述滤光器还包括设置于所述转盘上的多个第二滤光片。进一步地，所述多个第二滤光片等间隔环绕所述转盘的几何中心设置，和/或所述多个第二滤光片与所述转盘的几何中心的距离均相等。进一步地，所述多个第一滤光片、所述多个第二滤光片的中心波长均不同且所述多个第二滤光片的中心波长与所述多个第一滤光片的中心波长均不同，所述多个第一滤光片、所述多个第二滤光片的中心波长的范围与所述光源的波长范围一致或小于所述光源的波长范围。进一步地，所述转盘上设置有多个安装孔，每个所述安装孔具有第一通孔和第二通孔，所述第二通孔与所述第一通孔连通，所述第一通孔的孔径小于所述第二通孔的孔径，所述第一滤光片内嵌于所述第二通孔中。进一步地，所述转盘上设置有连接孔，所述连接孔位于所述转盘的中心，所述步进电机通过所述连接孔与所述转盘连接。进一步地，所述控制系统包括控制器和驱动器，所述控制器与所述计算机连接，所述驱动器分别与所述控制器、所述步进电机连接。进一步地，所述光路变换器为聚光镜。本技术提供的原位广视场光谱仪包括计算机、控制系统、步进电机、光源、滤光器、光路变换器及图像采集器，通过控制系统控制步进电机的移动进而带动滤光器的移动，从而对光源发出的光束进行分光，实现连续性原位测试的同时满足大视场的要求，且本技术提供的原位广视场光谱仪具有较高的分辨率、较高的准确性、高透过性、成本较低的优点。附图说明通过结合附图进行的以下描述，本技术的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：图1为原位广视场光谱仪的结构示意图；图2为滤光器的结构示意图；图3为安装孔的结构示意图；图4为滤光器对应的光谱示意图。具体实施方式以下，将参照附图来详细描述本技术的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本技术，并且本技术不应该被解释为局限于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本技术的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本技术的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。参照图1，本实施例提供的原位广视场光谱仪包括计算机1、控制系统2、步进电机3、光源4、滤光器5、光路变换器6及图像采集器7。图像采集器7和控制系统2均与计算机1连接，步进电机3分别与控制系统2、滤光器5连接，滤光器5、光路变换器6、图像采集器7依次远离光源4并设置于光源4的出射光路上。在需要对样品进行原位测试时，将样品放置于光路变换器6和图像采集器7之间，光源4发射的光束沿出射光路入射到滤光器5上，滤光器5对入射到其上的光束进行滤光，得到一定宽度的窄带光，该窄带光入射到光路变换器6上，优选的，本实施例中的光路变换器6为聚光镜，其用于将窄带光聚焦到样品的表面，当然，光路变换器6还可以为其他光路变换元件，这里不做限定。在暗场环境中对样品进行测试，样品在暗场作用下发生局域表面等离子共振(LSPR)散射，散射光被图像采集器7采集并发送给计算机1，其中，图像采集器7为CCD。计算机1对接收的散射光进行处理获得所需要的光谱或光谱变换过程信息。参照图2、图3，为了实现连续性原位测试，滤光器5包括转盘51及设置于转盘51上的多个第一滤光片52，多个第一滤光片52的中心波长均不同，每个第一滤光片52的中心波长可以根据实际需要进行设定，多个第一滤光片52的中心波长的范围与光源4的波长范围一致或小于光源4的波长范围。转盘51与步进电机3连接，步进电机3带动转盘51旋转，转盘51在转动过程中通过图像采集器7可以采集所需的光谱或光谱变化过程信息。第一滤光片52等间隔环绕转盘51的几何中心设置。第一滤光片52与转盘51的几何中心的距离均相等即多个第一滤光片52位于同一个圆上，可以理解的是，多个第一滤光片52并不限定于上面的排列方式，还可以选择其他的排列方式，例如，多个第一滤光片52环绕转盘51的几何中心呈螺旋式的方式排列。转盘51上设置有多个安装孔51a，每个安装孔51a具有第一通孔10和第二通孔20，第二通孔20与第一通孔10连通，第一通孔10的孔径小于第二通孔20的孔径，第一滤光片52内嵌于第二通孔20中。其中，第一通孔10朝向光源4，第二通孔20朝向光路变换器6，当然，本实施例中第一通孔10也可以朝向光路变换器6，第二通孔20朝向光源4。光源4发射的光束依次经过第二通孔20、第一滤光片52、第一通孔10后出射。转盘51上设置有连接孔51b，连接孔51b位于转盘51的中心，步进电机3通过连接孔51b与转盘51连接。其中，连接孔51b与步进电机3的转轴形状相匹配。下面通过一个具体示例来对本实施例的滤光器5的结构进行描述。如图4所示，该示例中选定光谱测试范围为400nm～900nm，光源4在400nm～900nm波长范围内光辐射强度均匀，优选地，光源4为氙灯光纤冷光源。每20nm一个带宽，则需要25个第一滤光片52，转盘51上开设有25个安装孔51a，每个安装孔51a中装设有一个第一滤光片52，每个第一滤光片52对应的圆心角范围为14.4°。转盘51的直径为156mm，在距离转盘51边缘2mm处开设安装孔51a，每个安装孔51a对应的圆弧长度为19.1mm，即在半径为76mm，圆心角为14.4°的扇形区域内贴近扇形圆弧边缘开设安装孔51a。第一通孔10的内径为11.2m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种原位广视场光谱仪，其特征在于，包括计算机、控制系统、步进电机、光源、滤光器、光路变换器及图像采集器，所述图像采集器和所述控制系统均与所述计算机连接，所述步进电机分别与所述控制系统、所述滤光器连接，所述滤光器、所述光路变换器、所述图像采集器依次远离所述光源并设置于所述光源的出射光路上。

【技术特征摘要】
1.一种原位广视场光谱仪，其特征在于，包括计算机、控制系统、步进电机、光源、滤光器、光路变换器及图像采集器，所述图像采集器和所述控制系统均与所述计算机连接，所述步进电机分别与所述控制系统、所述滤光器连接，所述滤光器、所述光路变换器、所述图像采集器依次远离所述光源并设置于所述光源的出射光路上。2.根据权利要求1所述的原位广视场光谱仪，其特征在于，所述滤光器包括转盘及设置于所述转盘上的多个第一滤光片，所述转盘与所述步进电机连接，所述步进电机带动所述转盘旋转。3.根据权利要求2所述的原位广视场光谱仪，其特征在于，所述多个第一滤光片等间隔或螺旋环绕所述转盘的几何中心设置，和/或所述多个第一滤光片等间隔环绕所述转盘的几何中心设置时，所述多个第一滤光片与所述转盘的几何中心的距离均相等。4.根据权利要求2所述的原位广视场光谱仪，其特征在于，所述滤光器还包括设置于所述转盘上的多个第二滤光片。5.根据权利要求4所述的原位广视场光谱仪，其特征在于，所述多个第二滤光片等间隔环绕所述转盘的几何中心设置，和/或所述多个第二滤光片与所述转盘的几...

【专利技术属性】
技术研发人员：周小春，李淑萍，何婷，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：新型
国别省市：江苏,32