本发明专利技术提供一种滤光片光谱检测装置，包括依次相互连接的光源、激发单色器、光纤耦合装置、光纤、角度调节样品室、信号采集装置、发射单色器和光电检测器件以及光束整形装置。光源发出的激发光经激发单色器变成单色光，由光纤传输到角度调节样品室，经光束整形装置准直或聚焦，照射到滤光片上；再通过信号采集装置采集滤光片的透射光或反射光信号，传输到发射单色器，由光电检测器件检测其强度值。入射光线、待测滤光片与检测窗口三者相对夹角通过转动两个旋转装置实现。本发明专利技术使用带有透镜模组的信号采集装置，提高了信号收集效率；使用单色器分光，可得到任一激发波长下的发射光谱，适用于各种类型滤光片在入射角度变化下的透射或反射光谱检测。或反射光谱检测。或反射光谱检测。
【技术实现步骤摘要】
一种滤光片光谱检测装置
[0001]本专利技术涉及光学分析仪器和光学测量
，具体而言，尤其涉及一种滤光片光谱检测装置。
技术介绍
[0002]一般的镀膜滤光片在使用时均要求特定的工作角度，这是因为在角度偏折的情况下其光谱特性将发生不同程度的改变。现有使用滤光片的光学系统往往忽视了这一问题，或者缺少校正的方法，导致得到的数据并不能反映样品真实的情况。研究角度变化对滤光片性能参数的影响，不仅可以指导滤光片的设计制造，还可以将这一特性应用到现有的光学测量系统中，丰富现有装置的功能，修正角度带来的测量误差。在对滤光片光谱性能随光线入射角度变化的研究中，基于分光光度法的可变角度检测装置是最常用的设备。
[0003]目前这类滤光片光谱测试装置均使用入射方向与收集方向夹角呈90
°
或180
°
的固定光路结构，通过改变滤光片放置的角度实现多角度测量。如一种可调透射角度滤光片测试装置(CN208476500U)，其激发光路和收集光路固定不变，通过改变样品的放置角度实现不同入射角度下透射或散射信号测量。这种结构不能用于不同入射角度下滤光片反射光谱的测量。这是因为当入射光线相对滤光片的夹角发生改变时，出射光线仍能较好地与入射光线保持平行，而反射光线相对滤光片的夹角却会发生改变。而现有的激发光路和收集光路可调整的光学检测设备，均采用微型光纤光谱仪，虽然实现了角度可调功能，可用于透射光谱和反射光谱测试，但是其分析精度有限，不适用于窄带滤光片或高截止深度滤光片的测试。如一种多角度可调光纤探头检测装置(动态光散射多角度可调光纤探头检测装置与方法，CN104237085A)，其圆筒型外壳上设有两组弧形滑槽，滑槽上分别安装有独立可调的滑动装置；两组滑动装置上分别设置有激发光纤探头和收集光纤探头，样品固定于内部样品台上，通过滑动激发光纤探头和收集光纤探头改变入射角度和收集角度。这种设计的缺点首先在于结构过于复杂，每个光纤探头都需要进行光束的整形，并且要在转动过程中保持光束交点的一致性，难度极高；外壳上开有滑槽，易受环境光影响；滑动机构置于外壳上的滑槽中，滑槽内外两侧受力不均匀，易发生形变，影响实验精度。这种结构的特性导致该装置的精度和灵敏度不高，不利于高精度的光谱分析，且不适用于高截止深度的滤光片测试。故开发一套入射方向和收集方向夹角可变的检测装置，对研究不同类型滤光片光谱性能随角度变化的现象具有重要意义。
技术实现思路
[0004]根据上述提出的现有滤光片检测设备不能用于不同入射角度下滤光片反射光谱的测量，以及现有的激发光路和收集光路可调整的光学检测设备不适用于窄带滤光片或高截止深度滤光片的测试的技术问题，而提供一种滤光片光谱检测装置。本专利技术主要利用两个同心圆形旋转装置，内侧旋转装置上放置待测滤光片，外侧旋转装置上放置激发光纤探头，通过旋转内侧旋转装置改变待测滤光片与检测窗口的相对夹角，并通过转动外侧旋转
装置改变入射光线与待测滤光片的相对夹角，从而实现入射角和收集角的独立调整；使用带有透镜模组的信号采集装置，较之使用光纤收集具有更高的灵敏度。
[0005]本专利技术采用的技术手段如下：
[0006]一种滤光片光谱检测装置，包括：依次相互连接的光源、激发单色器、光纤耦合装置、光纤、角度调节样品室、信号采集装置、发射单色器和光电检测器件以及安装在角度调节样品室上的光束整形装置；
[0007]所述角度调节样品室包括外壳和置于外壳内的旋转机构，所述旋转机构由两个独立的同心圆形旋转装置组成，内侧旋转装置上设置有滤光片夹持结构，用于放置待测滤光片；外侧旋转装置上设置有支撑结构，用于固定所述光束整形装置，通过两个旋转装置改变入射光角度和收集光角度；
[0008]所述光源与所述激发单色器之间通过装有多个透镜的套筒连接，使所述光源发出的光经过多个透镜汇聚到所述激发单色器中，并经所述激发单色器变成单色光；
[0009]所述激发单色器的出光口位置与所述光纤耦合装置相连，所述光纤耦合装置连接所述光纤的一端，所述光纤的另一端与所述光束整形装置相连，使所述激发单色器发出的单色光经过所述光纤传输到所述角度调节样品室中，并经所述光束整形装置准直或聚焦，照射到待测滤光片表面；
[0010]所述外壳上设置有光学检测窗口，用于安装所述信号采集装置；所述信号采集装置为装有透镜的圆筒，其一端固定在所述外壳上，另一端与所述发射单色器相连，使待测滤光片的反射光或透射光信号经过所述信号采集装置内的透镜收集并汇聚到所述发射单色器中；所述光电检测器件放置在所述发射单色器的出光口位置，用于检测信号强度；
[0011]所述信号采集装置的位置固定不变，通过旋转所述内侧旋转装置改变待测滤光片与所述光学检测窗口的相对夹角，并通过转动所述外侧旋转装置改变入射光线与待测滤光片的相对夹角。
[0012]进一步地，所述外壳为长方体结构，材质为可屏蔽电磁干扰的合金，内壁涂覆吸光材料或处理成吸光层。
[0013]进一步地，所述光纤的纤芯材质为石英，数量为1
‑
120根，芯径为10
‑
800um，长度为1
‑
5m。
[0014]进一步地，所述光纤耦合装置包括第一光纤接口、一个或两个透镜及壳体；所述透镜置于所述壳体内部，用于将所述激发单色器发出的单色光耦合到所述光纤中；所述第一光纤接口设置在所述壳体上远离所述激发单色器的一端，用于连接所述光纤；所述壳体上设有调节螺孔，用于调节所述光纤耦合装置与所述激发单色器出光口的相对位置。
[0015]进一步地，所述光束整形装置安装在所述外侧旋转装置的支撑结构上靠近所述激发单色器的一侧，位于所述光纤与待测滤光片之间，包括第二光纤接口、一个或两个透镜及整形外壳；所述透镜置于所述整形壳体内部，用于将所述光纤输出的单色光准直或者聚焦，照射到待测滤光片上；所述第二光纤接口设置在所述壳体的一端，用于连接所述光纤；所述整形外壳上设有用于固定的螺孔，用于将所述光束整形装置固定到所述支撑结构上。
[0016]进一步地，所述信号采集装置包括一个或两个透镜和一个圆筒状外壳；所述透镜置于所述圆筒状外壳内，用于将从样品发出的光汇聚到所述发射单色器中；所述圆筒状外壳的一端固定在所述角度调节样品室的检测窗口上，另一端与所述发射单色器相连。
[0017]进一步地，所述光源为气体放电灯，波长为250
‑
2500nm，功率为50
‑
500W。
[0018]进一步地，所述激发单色器为光栅型单色器。
[0019]进一步地，所述发射单色器为光栅型单色器。
[0020]进一步地，所述光电检测器件为光电倍增管(PMT)、雪崩光电二极管(APD)、硅光电二极管(PD)或电荷耦合光电检测器(CCD)。
[0021]较现有技术相比，本专利技术的滤光片光谱检测装置具有以下优点：
[0022]1、传统滤光片检测设备不具备角度调节功能，一种设备只能检测一种类型滤光片特定角度下的透过光谱本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种滤光片光谱检测装置，其特征在于，包括：依次相互连接的光源(6)、激发单色器(7)、光纤耦合装置(3)、光纤(2)、角度调节样品室(1)、信号采集装置(5)、发射单色器(8)和光电检测器件(9)以及安装在角度调节样品室(1)上的光束整形装置(4)；所述角度调节样品室(1)包括外壳(13)和置于外壳(13)内的旋转机构，所述旋转机构由两个独立的同心圆形旋转装置组成，内侧旋转装置上设置有滤光片夹持结构，用于放置待测滤光片(11)；外侧旋转装置上设置有支撑结构，用于固定所述光束整形装置(4)，通过两个旋转装置改变入射光角度和收集光角度；所述光源(6)与所述激发单色器(7)之间通过装有多个透镜的套筒连接，使所述光源(6)发出的光经过多个透镜汇聚到所述激发单色器(7)中，并经所述激发单色器(7)变成单色光；所述激发单色器(7)的出光口位置与所述光纤耦合装置(3)相连，所述光纤耦合装置(3)连接所述光纤(2)的一端，所述光纤(2)的另一端与所述光束整形装置(4)相连，使所述激发单色器(7)发出的单色光经过所述光纤(2)传输到所述角度调节样品室(1)中，并经所述光束整形装置(4)准直或聚焦，照射到待测滤光片(11)表面；所述外壳(13)上设置有光学检测窗口，用于安装所述信号采集装置(5)；所述信号采集装置(5)为装有透镜的圆筒，其一端固定在所述外壳(13)上，另一端与所述发射单色器(8)相连，使待测滤光片(11)的反射光或透射光信号经过所述信号采集装置(5)内的透镜收集并汇聚到所述发射单色器(8)中；所述光电检测器件(9)放置在所述发射单色器(8)的出光口位置，用于检测信号强度；所述信号采集装置(5)的位置固定不变，通过旋转所述内侧旋转装置改变待测滤光片(11)与所述光学检测窗口的相对夹角，并通过转动所述外侧旋转装置改变入射光线与待测滤光片(11)的相对夹角。2.根据权利要求1所述的滤光片光谱检测装置，其特征在于，所述外壳(13)为长方体结构，材质为可屏蔽电磁干扰的合金，内壁涂覆吸光材料或处理成吸光层。3.根据权利要求1所述的滤光片光谱检测装置，其特征在于，所述光纤(2)的纤芯材质为石英，数量为1
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【专利技术属性】
技术研发人员：关亚风，段逸，耿旭辉，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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