一种基于超连续谱激光器的双分光近红外光谱仪制造技术

本发明专利技术公开了一种基于超连续谱激光器的双分光近红外光谱仪，包括按照光路依次设置的超连续谱激光器、前置分光器、后置分光器和检测器，所述前置分光器设置在样品之前，所述后置分光器设置在样品之后。本发明专利技术在样品前后设置前置分光器和后置分光器，能够提高仪器重复性与稳定性，照射到样品上的光斑更小，能量更强，可以进行样品断层分析检测，节省珍贵样品使用量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超连续谱激光器的双分光近红外光谱仪
本专利技术设计红外光谱分析
，尤其涉及一种基于超连续谱激光器的双分光近红外光谱仪。
技术介绍
由于样品在分析时基本不需要处理，且不破坏和消耗样品，自身又无环境污染，近红外光谱分析技术堪称是绿色分析仪器的典型代表，近红外光谱分析技术作为一种无损、快速检测技术越来越多的被大家认同和应用。近红外光谱分析的主要目的是提取不同物体的理化信息对近红外光吸光度的响应，然后用不同物体的不同响应和物体本身的理化信息做相关性数学模型，来实现近红外光谱对物体理化信息的间接分析。常用实验室近红外光谱仪一般包括光源1’、单色器2’、检测器3’、样品测量附件等，常用结构一般分为前分光如图1所示的红外光谱仪，单色器2’设置在样品4’前；后分光如图2所示红外光谱仪，单色器2’设置在样品4’后。光源1’发出的为近红外区域连续波长的复色光，经过单色器2’后被色散为各波长的单色光，然后这些单色光照射到检测器3’上，被转化为电信号，经过电路转化数字信号，得到由波长和吸光度组成的数字光谱文件。单色器是一种分光装置。对于红外光谱仪来说，目前存在的主要问题是样品检测光谱数据不稳定，不同时间每次操作测试出的光谱曲线都存在差异，其主要原因是由于光源能量过高激发样品物质产生荧光、拉曼光等，从而影响检测结果。而当样品浓度增加之后，荧光产生效率不成线性关系增加，导致接收光谱荧光占比率大于透反射红外光谱，这就更增加了一个荧光及拉曼光等对检测结果的影响。根据荧光产生原理，物质荧光的产生是由在通常状况下处于基态的物质分子吸收激发光后变为激发态,这些处于激发态的分子是不稳定的,在返回基态的过程中将一部分的能量又以光的形式释放，从而产生荧光。发射荧光波长一般要大于荧光激发波长，因此现有红外光谱仪这种前后单一分光结构不能够很好的消除掉荧光、拉曼光等及其他可能会引起检测结果的杂散光。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：设计一种红外光谱仪光学系统，用以消除荧光以及拉曼光等其他杂光对红外光谱检测结果的影响，提升系统重复性与稳定性。为解决上述问题，本专利技术采用的技术方案为：一种基于超连续谱激光器的双分光近红外光谱仪，包括按照光路依次设置的超连续谱激光器、前置分光单元、后置分光单元和检测器，所述前置分光单元设置在样品之前，所述后置分光单元设置在样品之后。前置分光单元为光色散装置。用于将超连续谱激光器发出的红光连续光谱色散为各波长的单色光。后置分光单元为滤杂光装置。用于滤掉样品产生的荧光以及拉曼光等非红外光谱的杂光。前置分光单元和后置分光单元为滤光片型分光系统、光栅扫描型分光系统、棱镜分光系统、傅里叶变换型分光系统、声光可调(AOTF)型分光系统和阿达玛变化型分光系统中的一种或多种。前置分光单元和后置分光单元结构相同或不同。前置分光单元和后置分光单元结构相同，包括两块超环面反射镜和光栅，光从一块超环面反射镜反射到光栅后再到另一块超环面反射镜。超环面反射镜使分辨率更高，光束质量更好。两块超环面反射镜和光栅采用对称式光路设计或非对称式光路设计。两块超环面反射镜光学性能相同或不同。超连续谱激光器后设置聚焦反射镜。聚焦反射镜用于聚焦激光器发射的光。聚焦反射镜是球面反射镜、非球面反射镜或自由曲面镜。在前置分光单元或后置分光单元前设置入缝，在前置分光单元或后置分光单元后设置出缝。样品为固体时，前置分光单元和后置分光单元为同一设备。光经前置分光单元后通过一球面聚焦镜反射到样品上，样品反射的光再经球面聚焦镜反射到前置分光单元上。样品为液体时，前置分光单元和后置分光单元为两套设备，分别置于样品的两侧。前置分光单元和后置分光单元的后方均设置反射镜。反射镜为使光路发生90°折转的反射镜。在前置分光单元后设置一自由曲面反射镜、轮胎镜或离轴椭球面反射镜，在后置分光单元后设置一自由曲面反射镜、轮胎镜或离轴椭球面反射镜。前置分光单元和后置分光单元的光栅同步转动。本专利技术的有益效果：本专利技术在样品前后设置前置分光单元和后置分光单元，能够有效滤除荧光以及拉曼光等杂光影响，超连续谱激光器光源产生的热量小，能有效提高仪器重复性与稳定性；照射到样品上的光斑能量更强，光斑更小，可以进行样品断层分析，节省珍贵样品使用量。附图说明图1为现有技术中的前分光红外光谱仪结构示意图；图2为现有技术中的后分光红外光谱仪示意图；图3为本专利技术的基于超连续谱激光器的双分光近红外光谱仪结构示意图；图4为本专利技术的前置分光单元的结构示意图(后置分光单元结构与前置分光单元结构相同)；图5为实施例一的基于超连续谱激光器的双分光近红外光谱仪结构示意图；图6为实施例二的基于超连续谱激光器的双分光近红外光谱仪结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的结构及特征进行详细说明。需要说明的是，可以对此处公开的实施例做出各种修改，因此，说明书中公开的实施例不应该视为对本专利技术的限制，而仅是作为实施例的范例，其目的是使本专利技术的特征显而易见。本专利技术采用的技术方案为：一种基于超连续谱激光器的双分光近红外光谱仪如图3所示，包括超连续谱激光光源1、前置分光单元2、后置分光单元3以及检测器4，所述前置分光单元2设置在样品5之前，所述后置分光单元3设置在样品5之后。其中前置分光单元2和后置分光单元3可以为滤光片型分光系统、光栅扫描型分光系统、棱镜分光系统、傅里叶变换型分光系统、声光可调(AOTF)型分光系统或阿达玛变化型分光系统中额一种或多种。前置分光单元2和后置分光单元3的结构可以相同或不相同，只要达到如下目的即可:前置分光单元2为光色散装置。用于将超连续谱激光器发出的红光连续光谱色散为各波长的单色光。后置分光单元3为滤杂光装置，用于滤掉样品产生的荧光及拉曼光等非红外光谱的杂光。更优选的，前置分光单元和后置分光单元结构相同，包括超环面反射镜一10、光栅11和超环面反射镜一12，光从一块超环面反射镜反射到光栅11后再到另一块超环面反射镜。超环面反射镜使分辨率更高，光束质量更好。超环面反射镜一10和超环面反射镜一12及光栅11可以为对称式光路设计或非对称式光路设计。更优选的超环面反射镜一10和超环面反射镜一12及光栅11为对称式CT型消慧差光路设计，如图4所示。两块超环面反射镜光学性能相同或不同，可以根据系统设计要求来确定。超连续谱激光器后设置反射镜，反射镜可以为自由曲面反射镜、轮胎镜或离轴椭球面反射镜。优选自由曲面反射镜，光斑质量更高。无论前置分光单元2还是后置分光单元3，都在前端设置入缝，在后端设置出缝。由于固体样品和液体样品的检测光路不同，根据基于超连续谱激光器的双分光近红外光谱仪的设计原理，具体说明其结构如下：实施例一，用于固体样品检测的双分光近红外光谱仪如图5所示，依照光路，用于固体样品检测的双分光近红外光谱仪包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于超连续谱激光器的双分光近红外光谱仪，其特征在于，包括按照光路依次设置的超连续谱激光器、前置分光单元、后置分光单元和检测器，所述前置分光单元设置在样品之前，所述后置分光单元设置在样品之后。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于超连续谱激光器的双分光近红外光谱仪，其特征在于，包括按照光路依次设置的超连续谱激光器、前置分光单元、后置分光单元和检测器，所述前置分光单元设置在样品之前，所述后置分光单元设置在样品之后。


2.根据权利要求1所述的双分光近红外光谱仪，其特征在于，前置分光单元为光色散装置，用于将超连续谱激光器发出的红光连续光谱色散为各波长的单色光，后置分光单元为滤杂光装置。


3.根据权利要求1所述的双分光近红外光谱仪，其特征在于，前置分光单元为滤光片型分光系统、光栅扫描型分光系统、棱镜分光系统、傅里叶变换型分光系统、声光可调型分光单元和阿达玛变化型分光单元中的一种或多种；后置分光单元为为滤光片型分光单元、光栅扫描型分光单元、棱镜分光系统、傅里叶变换型分光单元、声光可调(AOTF)型分光单元和阿达玛变化型分光单元中的一种或多种。


4.根据权利要求1-3任一项所述的双分光近红外光谱仪，其特征在于，前置分光单元和后置分光单元结构相同或不同。


5.根据权利要求4所述的双分光近红外光谱仪，其特征在于，前置分光单元和后置分光单元结构相同，包括两块超环面反射镜和光栅，光从一块超环面反射镜反射到光栅后再到另一块超环面反射镜。


6.根据权利要求3所述的双分光近红外光谱仪，其特征在于，两块超环面反射镜和光栅可采用对称式光路设计或...

【专利技术属性】
技术研发人员：田禾，王震，荀丹，
申请(专利权)人：北京普析通用仪器有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11