便携式红外光谱仪制造技术

本发明专利技术涉及一种便携式红外光谱仪，属于光谱测量技术领域。它包括光源，红外反射镜，光阑，激光器，激光反射镜，电机，干涉仪，激光检测器，样品池，与处理电路连接的红外检测器；干涉仪的动镜由电机驱动的角镜与干涉仪上面的平面反射镜组成，该角镜与驱动电机相联接；与角镜一起构成干涉仪动镜的平面反射镜与电机的轴线相互垂直；所述的电机为直线电机。本发明专利技术的优点在于：采用平面镜和角镜的结合使用，使光路的稳定性增强，光路结构简化、紧凑，工艺性好，不仅可以保证高质量的光谱分析，使用范围广，而且大大缩小了光谱仪的体积，便于携带。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种便携式红外光谱仪，属于光谱测量

技术介绍
红外光谱产生的吸收的官能团主要位于2.5μm-25μm波段。自然界不少物质的红外光谱具有明显的特异性，因此对物质的红外光谱(2.5μm-25μm波段)的官能团进行鉴别，定性和定量分析前途很大，是当今国内外研究的热门领域，在矿物分析、药品检验、石油检验和环境检测上均得到一定的应用。检索发现，专利号为200420025072.3，申请日为2004年3月2日的技术专利《便携式近红外光谱仪》公开了一种光栅式分光方式的光谱仪。但是光栅式分光方式存在着很多致命的弱点，使得我们的光谱测量受到很大的限制1)在某时间间隔内只能测量很窄的波段范围；2)扫描速度慢，不宜测量快速变换的过程；3)光学部件复杂，易磨损的活动部件多；4)样品自身的红外辐射会被检测器接收。国际上此类仪器最近的发展是傅立叶变换红外光谱仪，主要采用经典的迈克尔逊(michelson)干涉仪，比如，尼高力(Nicolet)公司的Nexus系列、布鲁克(Bruker)公司的Tensor系列等等。他们的迈克尔逊(michelson)干涉仪的动、定镜要么全部采用的平面镜，要么全部采用角镜，对于这两种干涉仪，在平面镜的定镜背后都加上了动态准直的装置或在一个角镜的背后加上动态角镜位置对准装置，这样就加大了仪器的重量和体积。他们的共同的特点就是体积和重量都比较大、对工作环境的要求非常严格。当然仪器的精度也是很高，这就造成了仪器的价格偏高，这样就限制了此类仪器的应用范围。国内，天津大学做过傅立叶变换红外光谱仪的研究和开发，他们也是采用的传统经典的迈克尔逊干涉仪，但是他研究的光谱区间是可见光波段(10000-25000cm-1)，光谱分辨率也只有16cm-1，那么这类仪器的使用范围就被缩小了很多。也没有见到他们所生产的产品面世。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对以上现有技术存在的缺点，提出一种光路结构合理、可行，制造工艺性好，采用平面镜和角镜的结合使用，使光路的稳定性增强，使用范围宽，光路结构简化、紧凑，不仅可以保证高质量的光谱分析，快速得出样品谱图，而且大大缩小了光谱仪的体积，重量轻，适合于野外现场样品分析和检测，是便携式傅立叶红外光谱仪，为户外的物品检测提供方便。本专利技术的便携式红外光谱仪的技术方案是它包括光源，红外反射镜，光阑，激光器，激光反射镜，电机，干涉仪，激光检测器，样品池，与处理电路连接的红外检测器；干涉仪的动镜由电机驱动的角境与干涉仪上面的平面反射镜组成，该角镜与驱动电机相联接；与角镜一起构成干涉仪动镜的平面反射镜与电机的轴线相互垂直；所述的电机为直线电机。所述的干涉仪包括分束镜及补偿板及平面反射镜；其中，两平面反射镜相互垂直。所述的分束镜与两个平面反射镜的夹角均为45度；与角镜一起构成干涉仪动镜的平面反射镜的一端的边线在电机轴线的延长线上。所述的主要用于将发散的光会聚到一点的红外反射镜为椭球面镜；主要用于将发散的光准直为平行光或者将平行光会聚到一点的红外反射镜为抛物面镜。所述的红外反射镜均为无色差的反射镜。所述的激光器为氦氖(He-Ne)激光器，其干涉信号为电机运动的控制信号和红外光谱采集的参考信号。所述的激光器的光路与红外光路一致。所述光阑是光路上孔径大小可变的光孔。附图说明图1为便携式红外光谱仪的具体实施例的结构示意图。图2为角镜没有倾斜时光路示意图。图3为角镜发生倾斜时光路示意图。图4为平面镜没有倾斜时光路示意图。图5为平面镜发生倾斜时光路示意图。图6为双角镜组合中两个角镜位置完全对准时光路示意图。图7为双角镜组合中角镜发生平移对光线的影响示意图。图8为单角镜和平面镜组合中角镜平移对光线的影响示意图。附图中1.光源，2、16、4、14.红外反射镜，3.光阑，5.激光器，6.激光反射镜，7.电机，8.角境，9、12.平面反射镜，10.干涉仪，11.分束镜，13.激光检测器，15.样品池，17.红外检测器，18.补偿板，19.电源，20.电子线路，21.电子计算机。具体实施例方式下面结合实施例和附图对本专利技术说明如下如图1-8所示，本实施例为一种用于野外对物品、例如液体或固体或气体物检测的便携式红外光谱仪，属于傅立叶变换红外光谱仪。它有一个光源1，红外反射镜2、16、4、14，光阑3，激光器5，激光反射镜6，电机7，干涉仪10，激光检测器13，样品池15，与处理电路连接的红外检测器17；干涉仪10的动镜由电机7驱动的角境8与干涉仪10上面的平面反射镜9组成，该角镜8与驱动电机7相联接，所述的电机7为直线电机，角镜8为角形反射镜；与角镜8一起构成干涉仪10动镜的平面反射镜9与电机7的轴线相互垂直，该平面反射镜9的一端的边线在电机7轴线的延长线上；红外检测器17沿光路安置；干涉仪10有分束镜11及补偿板18，平面反射镜9、12，其中，平面反射镜9与平面平面反射镜12相互垂直；分束镜11与两个平面反射镜9、12的夹角均为45度；红外反射镜2、16为椭球面镜，主要用于将发散的光会聚到一点，红外反射镜4、14为抛物面镜，主要用于将发散的光准直为平行光或者将平行光会聚到一点；红外反射镜2、16、4、14均为无色差的反射镜；激光器5为氦氖(He-Ne)激光器，其干涉信号为电机7运动的控制信号和红外采集的参考信号；激光器5的光路与红外光路一致；光阑3是光路上孔径大小可变的光孔；激光器5控制采样得到红外光谱的精度为0.1cm-1至0.8cm-1，一般为0.5cm-1；所述的便携式红外光谱仪还有电源19；另外，电子线路20与计算机21联通。本专利技术光于光路的传输是使用时，将样品放在样品池15中，打开仪器电源19，光源1发出的红外光束经红外反射镜2聚焦在光阑3，再经红外反射镜4准直为平行光后进入干涉仪10，红外光线经过干涉仪10的定镜12与动镜(电机7驱动的角镜8和平面反射镜9的组合)两者间的干涉成为干涉光，干涉光到达红外反射镜14聚焦透过样品池15中的样品，到达红外反射镜16，最后聚焦在红外检测器17上，得到透过样品的干涉信号的电信号，最后输送到分析处理电路20和计算机21，通过计算机进行傅立叶变换后就可以得到样品的红外透射(吸收)光谱。结合实施例对本专利技术便携式红外光谱仪的结构、工作原理和技术效果、优点作进一步说明如下如图1-8所示图1为便携式红外光谱仪的具体实施例的结构示意图；图2为角镜没有倾斜时光路示意图；图3为角镜发生倾斜时光路示意图；图4为平面镜没有倾斜时光路示意图；图5为平面镜发生倾斜时光路示意图；图6为双角镜组合中两个角镜位置完全对准时光路示意图；图7为双角镜组合中角镜发生平移对光线的影响示意图；图8为单角镜和平面镜组合中角镜平移对光线的影响示意图。1、本专利技术无分光系统，测量时是应用经干涉仪调制了的干涉光，可一次取得全波段的光谱信息，具有覆盖波段宽、高通量、低噪声、测量速度快等一系列优点，它扩展了红外光谱研究领域，发展了许多测量技术。2、现有技术大多数的傅立叶红外光谱仪的干涉仪，都采用经典的边克尔逊干涉仪，它的动镜和定镜都是平面镜，本专利技术的动镜由角镜8与平面反射镜9组成，采用了先进的角镜技术，优点是角镜精确平行逆向反射特性，大幅降低了动镜驱动和导轨支承系统的加工要求。3、本专利技术红本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式红外光谱仪，它包括光源（１），红外反射镜（２）、（１６）、（４）、（１４），光阑（３），激光器（５），激光反射镜（６），电机（７），干涉仪（１０），激光检测器（１３），样品池（１５），与处理电路连接的红外检测器（１７）；其特征在于：干涉仪（１０）的动镜由电机（７）驱动的角镜（８）与干涉仪（１０）上面的平面反射镜（９）组成，该角镜（８）与驱动电机（７）相联接；与角镜（８）一起构成干涉仪１０动镜的平面反射镜（９）与电机（７）的轴线相互垂直；所述的电机（７）为直线电机。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：雷俊锋，曾立波，许贤泽，龚丹，童爱清，刘茜，尹邦胜，杨琨，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]