一种基于单反相机的光谱分析系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于单反相机的光谱分析系统。其包括激光器、单反相机、光路耦合模块、电路时序控制模块和光谱仪，激光器发出的光线经过光路耦合模块至单反相机，光线汇聚至单反相机的焦平面上，通过电路时序控制模块控制单反相机的快门开启，光线通过单反相机的自动对焦聚焦到待测物上，待测物表面激发的光信号按相同线路返回至光路耦合模块，经光路耦合模块汇集并收集于光纤上，通过光谱仪进行成份分析。通过借助单反相机的成像和对焦功能，使得光路调节更简便，整个光谱分析系统的搭建也较为便利；提高了系统的工作效率，缩短了搭建系统的时间，大幅降低成本，光路部分的简化直接使整体体积较小，且便于携带。

A spectral analysis system based on SLR camera

【技术实现步骤摘要】
一种基于单反相机的光谱分析系统
本专利技术涉及一种基于单反相机的光谱分析系统。
技术介绍
目前实验室所具备的光谱分析系统主要有3个缺点：1、结构复杂，系统光路部分需要实现自动对焦与成像功能，在搭建及调整过程中非常复杂，需要较强的专业知识才能完成；2、仪器成本高，器件造价昂贵，在市场购买一套光谱分析系统花费太大；3、系统体积大，不便于携带，对于一些采样难度较高的物体就无法实现。
技术实现思路
本专利技术旨在解决上述问题，提供了一种基于单反相机的光谱分析系统，其通过借助单反相机的成像和对焦功能，使得光路调节更简便，整个光谱分析系统的搭建也较为便利；利用胶片单反相机的自动对焦功能实现了对激光的快速聚焦，提高了系统的工作效率，缩短了搭建系统的时间，大幅降低成本，将现有最为复杂的部分使用集成度较高的单反相机代替；将单反相机运用于该系统后，光路部分的简化直接使整体体积较小，且便于携带；其采用的技术方案如下：一种基于单反相机的光谱分析系统，包括激光器、单反相机、光路耦合模块、电路时序控制模块和光谱仪，所述激光器、光路耦合模块和单反相机依次排列，且经过同一光路；所述电路时序控制模块与单反相机的快门电连接，且通过电路时序控制模块控制单反相机的快门的通断；所述光路耦合模块与光谱仪通过光纤相连，所述激光器发出的光线经过光路耦合模块至单反相机，光线汇聚至单反相机的焦平面上，通过电路时序控制模块控制单反相机的快门开启，光线通过单反相机的自动对焦聚焦到待测物上，待测物表面激发的光信号按相同线路返回至光路耦合模块，经光路耦合模块汇集并收集于光纤上，通过光谱仪进行成份分析。在上述技术方案的基础上，所述光路耦合模块包括第一透镜、第二透镜和二向色镜，所述第一透镜和第二透镜相互垂直，且第一透镜与快门相平行；所述二向色镜倾斜放置，其能够透过激光器发出的光线，对第一透镜进行反射返回的信号光线。在上述技术方案的基础上，还包括扩束镜，其设置于激光器与二向色镜之间。在上述技术方案的基础上，还包括用于显微镜，其设置于光路耦合模块与光纤之间的光线上。在上述技术方案的基础上，所述电路时序控制模块包括时间继电器，通过开启时间继电器触发单反相机打开快门。在上述技术方案的基础上，还包括观测待测物的成像模块，其包括成像镜头、摄像头和显示屏，待测物反射的光线通过单反相机至成像镜头，并通过摄像头传递至显示屏。本专利技术具有如下优点：通过借助单反相机的成像和对焦功能，使得光路调节更简便，整个光谱分析系统的搭建也较为便利；利用单反相机的自动对焦功能实现了对激光的快速聚焦，提高了系统的工作效率，缩短了搭建系统的时间，大幅降低成本，将现有最为复杂的部分使用集成度较高的单反相机代替；将单反相机运用于该系统后，光路部分的简化直接使整体体积较小，且便于携带。附图说明图1：本专利技术的示意图；图2：本专利技术所述待测物成像的示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：如图1和图2所示，本实施例的一种基于单反相机的光谱分析系统，包括激光器1、单反相机2、光路耦合模块3、电路时序控制模块4和光谱仪5，所述激光器1、光路耦合模块3和单反相机2依次排列，且经过同一光路；所述电路时序控制模块4与单反相机2的快门电连接，且通过电路时序控制模块4控制单反相机2的快门的通断；所述光路耦合模块3与光谱仪5通过光纤相连，所述激光器1发出的光线经过光路耦合模块3至单反相机2，光线汇聚至单反相机2的焦平面上，通过电路时序控制模块4控制单反相机2的快门开启，光线通过单反相机2的自动对焦聚焦到待测物100上，待测物100表面激发的光信号按光路可逆原理，经相同线路返回至光路耦合模块3，经光路耦合模块3汇集并收集于光纤上，通过光谱仪5进行成份分析。所述成份分析包括元素、分子基团、有机物、无机物的成份分析以及物质分析。优选的，所述光路耦合模块3包括第一透镜3-1、第二透镜3-2和二向色镜3-3，所述第一透镜3-1和第二透镜3-2相互垂直，且第一透镜3-1与快门2-1相平行；所述二向色镜3-3倾斜放置，其能够透过激光器1发出的光线，对第一透镜3-1进行反射返回的信号光线。优选的，还包括扩束镜6，其设置于激光器1与二向色镜3-3之间。优选的，还包括用于显微镜(图中未示出)，其设置于光路耦合模块3与光纤之间的光线上。优选的，光路耦合模块与光谱仪之间，实际是第二透镜聚焦至光纤端口上(图中未示出)，光纤与光谱仪连接。进一步，所述电路时序控制模块4包括时间继电器，通过开启时间继电器触发单反相机打开快门。更进一步，还包括观测待测物的成像模块，其包括成像镜头7、摄像头8和显示屏9，待测物100反射的光线通过单反相机2至成像镜头7，并通过摄像头8传递至显示屏9。打开快门后，激光再通过镜头聚焦在待测物体表面一个很小的分析点。在激光照射的光斑区域，样品中的材料被烧蚀剥离，并在样品上方形成发光的等离子体。由于聚焦后的激光功率密度很高，激光聚焦位置处的待测样品，在激光与物质的相互作用下，瞬间被激发形成处于不稳定、激发态、呈电中性的物质粒子团，也就是瞬态等离子体。在瞬态等离子体逐渐冷却的过程中，高能物质粒子团由于能量损失将辐射出原子线、离子线等光线，即为带有物质成分信息的信号光。打开单反相机，单反相机即刻对待测物体进行自动对焦，并将待测物的图像传递至成像模块且在显示屏显示；对焦完成后，打开激光器，使激光光束通过光路耦合模块最终聚焦在单反相机的焦平面处；然后，打开时间继电器，触发单反相机打开快门，使得激光光束再通过单反相机镜头汇聚在待测物体表面，在表面激发出等离子体的光信号；这些光信号再通过单反相机和光路耦合模块汇聚到光纤上被收集，通过光谱仪进行分析以确定样品的物质成分及含量。对单反相机的具体改装：1、拆除单反相机的后盖。2、在单反相机机身部位钻孔固定，安装入系统。3、将单反相机视窗与成像镜头和摄像头连接，形成图像，便于观察待测物。4、将快门控制电路与单反相机进行连接，控制快门。上面以举例方式对本专利技术进行了说明，但本专利技术不限于上述具体实施例，凡基于本专利技术所做的任何改动或变型均属于本专利技术要求保护的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于单反相机的光谱分析系统，其特征在于，包括激光器(1)、单反相机(2)、光路耦合模块(3)、电路时序控制模块(4)和光谱仪(5)，所述激光器(1)、光路耦合模块(3)和单反相机(2)依次排列，且经过同一光路；所述电路时序控制模块(4)与单反相机(2)的快门电连接，且通过电路时序控制模块(4)控制单反相机(2)的快门的通断；所述光路耦合模块(3)与光谱仪(5)通过光纤相连，所述激光器(1)发出的光线经过光路耦合模块(3)至单反相机(2)，光线汇聚至单反相机(2)的焦平面上，通过电路时序控制模块(4)控制单反相机(2)的快门开启，光线通过单反相机(2)的自动对焦聚焦到待测物(100)上，待测物(100)表面激发的光信号按相同线路返回至光路耦合模块(3)，经光路耦合模块(3)汇集并收集于光纤上，通过光谱仪(5)进行成份分析。

【技术特征摘要】
1.一种基于单反相机的光谱分析系统，其特征在于，包括激光器(1)、单反相机(2)、光路耦合模块(3)、电路时序控制模块(4)和光谱仪(5)，所述激光器(1)、光路耦合模块(3)和单反相机(2)依次排列，且经过同一光路；所述电路时序控制模块(4)与单反相机(2)的快门电连接，且通过电路时序控制模块(4)控制单反相机(2)的快门的通断；所述光路耦合模块(3)与光谱仪(5)通过光纤相连，所述激光器(1)发出的光线经过光路耦合模块(3)至单反相机(2)，光线汇聚至单反相机(2)的焦平面上，通过电路时序控制模块(4)控制单反相机(2)的快门开启，光线通过单反相机(2)的自动对焦聚焦到待测物(100)上，待测物(100)表面激发的光信号按相同线路返回至光路耦合模块(3)，经光路耦合模块(3)汇集并收集于光纤上，通过光谱仪(5)进行成份分析。2.根据权利要求1所述的一种基于单反相机的光谱分析系统，其特征在于：所述光路耦合模块(3)包括第一透镜(3-1)、第二透镜(3-2)和二向色镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢渊，梁可达，何明柯，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东,37