单色仪制造技术

本实用新型专利技术提供了一种将组合光分散成光谱的单色仪，包括壳体、安装在壳体上的具有入射狭缝的入射板和具有出射狭缝的出射板以及安装在壳体内的光路系统。光路系统包括布置在光路上的一块光栅和若干块反射镜，其中光栅安装在旋转驱动机构上；从入射狭缝的入射光束通过若干块反射镜在所述光栅上至少进行两次衍射，最后级次衍射光束中的预定波长的单色光由出射狭缝输出。本实用新型专利技术与现有仪器相比，减少了一块光栅及其旋转驱动装置。在扫描过程中，无论旋转驱动装置怎样驱动光栅，在同一光栅上发生的多次衍射的光谱都是严格一致的，对于扫描系统的有效控制非常容易。即本实用新型专利技术减化了扫描控制过程；同时降低了加工和调试难度，可维护性强。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种将组合光分散成光谱的光学仪器，尤其是一种用于 分光光度计或类似仪器的单色仪。
技术介绍
目前单色仪从结构上可以分为两类单单色仪和双单色仪。单单色 仪中，只包括一块光栅和若干块反向镜，入射光束在光栅上发生衍射后 输出单色光。由于只经过一次衍射，所以其分散出的单色光通常不够纯 净，在某些检测领域不能达到所需的精度要求。双单色仪包括两块光栅， 入射光束经过第一块光栅衍射后分散出单色光，再使所需要的单色光入 射到第二块光栅进行再次衍射，由于经过两次衍射，故其所产生的单色 光更加纯净。所以使用双单色仪检测通常能达到更高的精度等级。双单色仪的结构是把两个单单色仪串联起来，两单单色仪通过中央 共用的狭缝连接。光谱线从第一个单单色仪出射后通过此狭缝进入第二 个单单色仪，最后从第二个单单色仪的出射狭缝输出相应的单色光束。 这种级联的双单色仪包括色散相加单色仪(见图l)和色散相减单色仪 (见图2)。如图1所示，色散相加双单色仪的结构包括壳体(图中未示出)、安装在壳体上的具有入射狭缝S1的入射板和具有出射狭缝S3的出射板， 以及安装在壳体内的光路系统。其中的光路系统包括依次布置在反射光 路上的第一反光镜l、第一凹面镜2、第一光栅3、第二凹面镜4、中间狭 缝S2、第三凹面镜5、第二光栅6、第三凹面镜7、第二反光镜8。其中第 一光栅3和第二光栅6平行布置，并分别由各自的旋转驱动装置驱动在一 定角度范围内，沿着同一方向同步转动。在该双单色仪中，入射狭缝S1、 第一反光镜l、第一凹面镜2、第一光栅3、第二凹面镜4、中间狭缝S2 相当于一台单单色仪；中间狭缝S2、第三凹面镜5、第二光栅6、第三凹 面镜7、第二反光镜8、出射狭缝S3相当于另一台单单色仪。二者共用中 间狭缝S2。通过入射狭缝S1后的光束首先入射到第一反光镜1上，并由其反射 到第一凹面镜2，经汇聚后入射到第一光栅3，光束经第一光栅3衍射后形成的衍射光束即为光谱，该光谱经第二凹面镜4汇聚后，反射到中间狭缝S2附近；启动第一光栅3的旋转驱动装置使其转过某一角度，停止在某一特定位置，在该位置只有预定波长的单色光能通过中间狭缝S2， 而其他波长的单色光被挡住；通过中间狭缝S2的单色光入射到第三凹面 镜5，经汇聚后反射到第二光栅6再次衍射，再次衍射后的光谱由第三凹 面镜7汇聚后经第二反光镜8反射，最后单色光中最纯净的部分由出射狭 缝S3输出。上述扫描过程中，在第一光栅3转过某一角度的同时，第二光栅6也 要相应地转过相同角度。即使用这种双单色仪进行扫描时，必须使两块 光栅同时同步转动，且转动方向必须一致，使组成该双单色仪的两台单 单色仪的光谱相互对应。如果两台单单色仪中的两块光栅的转动不能严 格保持一致，则被第一块光栅分解后的单色光束就不能全部从出射狭缝 射出，甚至会被中间狭缝全部挡住，那么该双单色仪就没有任何使用价 值了。如图2所示，色散相减双单色仪的结构与色散相加双单色仪结构的 不同之处仅在于两块光栅不是平行的，而呈轴对称布置。其他相同部分 不再赘述。使用该色散相减双单色仪进行扫描时，为了保证两台单单色 仪的光谱相互对应，必须使两块光栅同时同步转动，且转动方向必须相 反，稍有偏差该双单色仪可能就无法使用。综上所述，无论是色散相加双单色仪，还是色散相减双单色仪，在 使用过程中，都必须严格保证两块光栅转动的动态一致性。这样，就对 双单色仪中使光栅转动的旋转驱动装置提出了较高要求。传统的旋转驱动装置种类有正弦杆机械装置、使用步进电机和减 速齿轮的开环回路控制装置和直流伺服电机的闭环加路控制装置，等 等。所有这些旋转驱动装置，机械零件都比较多，对零件本身的要求也 较严格。所以目前的双单色仪中，两单单色仪扫描系统的动态一致性的 有效控制仍比较困难。另外两块光栅在每次旋转后的位置重复性很难得 到可靠的保证，安装、调试及后续的维修都比较繁杂，不利于现场排除故障和维修。同时，双单色仪机构的变动很容易引起有关零件的相对位 置关系变化，必须时刻注意有关机械结构的稳定性。这种双单色仪的光 学零件和机械零件较多，结构复杂，体积较大。此前，本领域的诸多专利技术人针对上述问题，在改进旋转驱动装置的机械结构或电子控制方面，进行了大量的研究工作，如公开号为平11-304587的日本专利申请中提出一种单色仪，其中的旋转驱动装置包括线性电机和位置检测 器。但所有这些研究工作都是建立在有效控制两单单色仪扫描系统的动态一 致性基础上。目前还没有一种无需考虑控制两单单色仪扫描系统动态一致性 的双单色仪。
技术实现思路
本技术的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种只有一块光 栅但能实现两次衍射的单色仪。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案本技术所述的单色仪，包括壳体、安装在壳体上的具有入射狭 缝的入射板和具有出射狭缝的出射板以及安装在壳体内的光路系统，所 述光路系统包括布置在光路上的一块光栅和若干块反射镜，其中光栅安装在旋转驱动机构上；从入射狭缝的入射光束通过若干块反射镜在所述光栅上至少进行两次衍射，最后级次衍射光束中的预定波长的单色光由 出射狭缝输出。所述光栅的各次衍射均在光栅的主截面内进行。其中从入射狭缝的入射光束以偏离所述光栅主截面方向入射到光其中在光栅上的各次衍射的入射角均相同，入射角指的是入射光束的 主光线在光栅主截面内的投影与光栅法线之间的夹角。所述若干块反射镜包括准直镜、第一平面镜；入射光束经准直镜后 形成的平行光束入射到所述光栅上，形成一次衍射光束，该一次衍射光 束由第一平面镜反射至所述光栅上，形成二次衍射光束，二次衍射光束 中预定波长的单色光由出射狭缝输出。所述第一平面镜安装在准直镜的下方；具有入射狭缝的入射板位于 光栅的上方或下方。所述若干块反射镜包括均与水平面垂直的第一准直镜、第一凹面镜 和第二准直镜，入射光束经第一准直镜后形成的平行光束入射到所述光 栅上，形成一次衍射光束，该一次衍射光束经第一凹面镜汇聚反射到第 二准直镜形成平行光束，该平行光束再次反射至所述光栅上，形成二次 衍射光束，二次衍射光束中预定波长的单色光由出射狭缝输出。在所述二次衍射光束出射侧设有第三凹面镜，用于汇聚并反射二次 衍射光束。在所述第一凹面镜和第二准直镜之间的光路上设有第二凹面镜，第 一凹面镜的出射光束经第二凹面镜汇聚后反射到第二准直镜。其中所述具有入射狭缝的入射板、第一准直镜、第一凹面镜沿着依次斜向下方方向布置；第二准直镜、第三凹面镜、具有出射狭缝的出射 板沿着依次斜向上方方向布置。在所述第二凹面镜的焦点位置附近设有光阑。其中还包括设置在出射狭缝之前的用于改变光路方向的第二平面 所述光栅是平面光栅或者凹面光栅。本技术所述的单色仪的优点和积极效果是本技术中，只有一块光栅和一套旋转驱动装置，与现有仪器相比，减少了一块光栅及其旋转驱 动装置。这不仅有利于降低仪器成本，更重要的是在扫描过程中，无论旋转 驱动装置怎样驱动光栅，在同一光栅上发生的多次衍射的光谱都是严格一致的，对于扫描系统的有效控制非常容易。即本技术减化了扫描控制过程; 同时降低了加工和调试难度，可维护性强。通过以下参照附图对优选实施例的说明，本技术的上述以及其它目 的、特征和优点将更加明显。附图说明图1是现有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单色仪，包括壳体、安装在壳体上的具有入射狭缝（Ｓ１）的入射板和具有出射狭缝（Ｓ３）的出射板以及安装在壳体内的光路系统，所述光路系统包括布置在光路上的一块光栅（１０）和若干块反射镜，其中光栅（１０）安装在旋转驱动机构上；其特征在于从入射狭缝（Ｓ１）的入射光束通过若干块反射镜在所述光栅（１０）上至少进行两次衍射，最后级次衍射光束中的预定波长的单色光由出射狭缝（Ｓ３）输出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田禾，赵跃鹏，曹育联，李广霞，
申请(专利权)人：北京普析科学仪器有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]