專利名稱：阿達(dá)瑪變換近紅外光譜儀檢測(cè)光的方法及光譜儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光譜分析設(shè)備，特別是一種近紅外光譜分析設(shè)備。
背景技術(shù)：
近紅外(NIR)分析技術(shù)是近年來分析化學(xué)領(lǐng)域迅猛發(fā)展的高新分析技術(shù)，它的出現(xiàn)可 以說帶來了又一次分析技術(shù)的革命。近紅外光譜的應(yīng)用在兩個(gè)世紀(jì)前已被人們發(fā)現(xiàn)，但是 由于物質(zhì)在該譜區(qū)的倍頻和合頻吸收信號(hào)弱，譜帶重疊，解析復(fù)雜，受當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平限 制，近紅外光譜"沉睡"了近一個(gè)半世紀(jì)。直到20世紀(jì)50年代，隨著高性能的商品化儀器 的出現(xiàn)及Norris等人所做的大量工作，使得近紅外光譜技術(shù)曾經(jīng)在農(nóng)副產(chǎn)品分析中得到應(yīng) 用。到60年代中后期，由于經(jīng)典近紅外光譜分析技術(shù)暴露出的靈敏度低、抗干擾性差的 弱點(diǎn)，使人們淡漠了該技術(shù)在分析測(cè)試中的應(yīng)用，從此，近紅外光譜分析技術(shù)的發(fā)展又進(jìn) 入了一個(gè)相對(duì)沉默的時(shí)期。20世紀(jì)80年代后期，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，帶動(dòng)了分析 儀器的數(shù)字化和化學(xué)計(jì)量學(xué)的發(fā)展，通過化學(xué)計(jì)量學(xué)方法在解決光譜信息提取和背景干擾 方面取得的良好效果，加之近紅外光譜在測(cè)樣技術(shù)上所獨(dú)有的特點(diǎn)，使人們重新認(rèn)識(shí)了近 紅外光譜的價(jià)值，近紅外光譜在各領(lǐng)域中的應(yīng)用(NIR)分析技術(shù)是近年來分析化學(xué)領(lǐng)域迅 猛發(fā)展的高新分析技術(shù)，越來越引起國(guó)內(nèi)外分析專家的注目，在分析化學(xué)領(lǐng)域被譽(yù)為分析 "巨人"。
現(xiàn)有阿達(dá)瑪變換近紅外光譜分析儀(簡(jiǎn)稱阿達(dá)瑪變換近紅外光譜儀)檢測(cè)光的部分常 采用圖1所示的技術(shù)方案，簡(jiǎn)要說明如下透過樣品的入射光通過入射點(diǎn)1進(jìn)入到分析儀 的光路系統(tǒng)，入射光經(jīng)過凹鏡2準(zhǔn)直后投射到光柵3，凹鏡2投射的光經(jīng)過光柵3發(fā)生衍射 并反射到凹鏡4，凹鏡4將光柵3反射的發(fā)生衍射的光準(zhǔn)直后反射到微鏡陣列5，微鏡陣列 5對(duì)凹鏡4反射來的光進(jìn)行調(diào)制后反射到檢測(cè)器6實(shí)現(xiàn)對(duì)光的檢測(cè)。
現(xiàn)有阿達(dá)瑪變換近紅外光譜儀檢測(cè)光的部分在微鏡陣列5調(diào)制后將光反射到檢測(cè)器6， 這需要在分析儀中留有足夠的空間作為光反射的通路，增加了分析儀的體積，特別是由于 成本因素，現(xiàn)階段比較多的采用單檢測(cè)器，這就需要在微鏡陣列和單檢測(cè)器間增設(shè)將聚光 的部件將光聚焦到單檢測(cè)器上，因此又進(jìn)一步增加了分析儀的體積。阿達(dá)瑪變換近紅外光 譜分析儀常會(huì)在野外應(yīng)用(如石油化工行業(yè)的油品分析)，過大體積顯然不利于運(yùn)輸，另外 過大體積的分析儀在運(yùn)輸過程中更容易受到碰撞，影響儀器的測(cè)試精度。

發(fā)明內(nèi)容
為了降低阿達(dá)瑪變換近紅外光譜儀的體積，本發(fā)明提供了一種阿達(dá)瑪變換近紅外光譜 儀檢測(cè)光的方法，可以有效減少光譜儀的體積。
本發(fā)明的另一目的是提供可以實(shí)現(xiàn)上述方法的阿達(dá)瑪變換近紅外光譜儀。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
阿達(dá)瑪變換近紅外光譜儀檢測(cè)光的方法，包括透過樣品的入射光被準(zhǔn)直后投射到光柵 的步驟、投射到光柵的光發(fā)生第一次衍射并經(jīng)準(zhǔn)直后投射到微鏡陣列的步驟，還包括如下 步驟
A、 經(jīng)微鏡陣列調(diào)制并反射的光被準(zhǔn)直后投射到所述光柵進(jìn)行第二次衍射；
B、 聚焦步驟A第二次衍射的光到檢測(cè)器；
所述準(zhǔn)直和聚焦步驟采用凹鏡反射實(shí)現(xiàn)；所述微鏡陣列采用反射式微鏡陣列，所述光 柵采用反射式光柵。
阿達(dá)瑪變換近紅外光譜儀，包括入射光路上依次設(shè)置的第一凹鏡、光柵、第二凹鏡和 微鏡陣列，還包括設(shè)置在入射光入射口附近的檢測(cè)器，所述第一凹鏡、光柵、第二凹鏡和
微鏡陣列均為反射式器件；入射光射到第一凹鏡被準(zhǔn)直并反射出a光；a光射到光柵被衍射
并反射出b光；b光射到第二凹鏡被準(zhǔn)直后反射出C光；C光射到微鏡陣列被調(diào)制并反射出 d光；d光射到第二凹鏡被準(zhǔn)直并反射出e光；e光射到所述光柵被衍射并反射出f光；f光 射到第一凹鏡被準(zhǔn)直后反射到所述檢測(cè)器。
另一種阿達(dá)瑪變換近紅外光譜儀，包括入射光路上依次設(shè)置的第一凹鏡、光柵、第二 凹鏡和微鏡陣列，還包括設(shè)置在入射光入射口附近的檢測(cè)器，所述第一凹鏡、光柵、第二
凹鏡和微鏡陣列均為反射式器件；入射光射到第一凹鏡被準(zhǔn)直并反射出a光；a光射到光柵 被衍射并反射出b光；b光射到第二凹鏡被準(zhǔn)直后反射出c光；c光射到所述微鏡陣列被調(diào)
制并反射出d光；還包括在d光光路上依次設(shè)置的第三凹鏡與第四凹鏡，第三凹鏡與第四
凹鏡均為反射式器件；d光射到第三凹鏡被準(zhǔn)直并反射出e光；e光射到所述光柵被衍射并 反射出f光；f光射到第四凹鏡被準(zhǔn)直后反射到所述檢測(cè)器。 本發(fā)明的技術(shù)效果
本發(fā)明采用將微鏡陣列完成調(diào)制后的光遵循入射光經(jīng)過的路徑回傳到入射光進(jìn)入分析 儀的入射點(diǎn)附近，在該處設(shè)置檢測(cè)器接收微鏡陣列回傳的光進(jìn)行檢測(cè)，這樣僅利用已有的 到微鏡陣列的入射光路徑即可，省去了單獨(dú)設(shè)立從微鏡陣列到檢測(cè)器的光的傳遞路徑而占 據(jù)的空間，從而有效減小了阿達(dá)瑪變換近紅外光譜儀的體積，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的。同時(shí) 本發(fā)明在光的傳遞路徑上采用的光柵、聚焦、準(zhǔn)直部件都是反射式的，使得光路能夠產(chǎn)生 折疊，這可以進(jìn)一步減小光譜儀的體積。


圖1為現(xiàn)有的阿達(dá)瑪變換近紅外光譜儀光的傳輸路徑。
圖2為本發(fā)明的阿達(dá)瑪變換近紅外光譜儀光的傳輸路徑。 圖3為本發(fā)明的阿達(dá)瑪變換近紅外光譜儀的一個(gè)實(shí)施例。 圖4為本發(fā)明的阿達(dá)瑪變換近紅外光譜儀的另一個(gè)實(shí)施例。
圖中標(biāo)記說明如下
1、入射點(diǎn)；2、凹鏡；3、光柵；4、凹鏡；5、微鏡陣列；6、檢測(cè)器；7、第一凹鏡； 8、第二凹鏡；9、第三凹鏡；10、第四凹鏡。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行說明。
如圖2表明了本發(fā)明的方法，本發(fā)明的阿達(dá)瑪變換近紅外光譜儀檢測(cè)光的方法主要對(duì) 光路進(jìn)行了設(shè)計(jì)，充分利用光的反射并以盡可能少的設(shè)備實(shí)現(xiàn)光路，從而減少了光譜儀的 體積。下面通過對(duì)本發(fā)明的光譜儀的光行進(jìn)路徑具體說明本發(fā)明的方法。
透過樣品的入射光通過入射點(diǎn)1進(jìn)入到阿達(dá)瑪變換近紅外光譜儀的光路系統(tǒng)，入射光 經(jīng)過凹鏡2準(zhǔn)直(變成平行光)后投射到光柵3上，凹鏡2投射的光經(jīng)過光柵3發(fā)生衍射 并反射到凹鏡4，凹鏡4將光柵3反射的發(fā)生第一次衍射的光準(zhǔn)直后反射到微鏡陣列5，微 鏡陣列5對(duì)凹鏡4反射來的光進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制模板采用了阿達(dá)瑪變換模板。
經(jīng)微鏡陣列5調(diào)制后的光被反射回凹鏡4或另外設(shè)置的凹鏡進(jìn)行準(zhǔn)直，準(zhǔn)直后的光被 反射到光柵3發(fā)生第二次衍射，第二次衍射的結(jié)果是使得第一次衍射以來按波長(zhǎng)分散的光 重新混合到一起，經(jīng)過第二次衍射重新混合的光被反射回凹鏡2進(jìn)行聚焦(成像)投射到 檢測(cè)器6，考慮到降低成本的需要檢測(cè)器6可以采用單檢測(cè)器。
由于將經(jīng)微鏡陣列5完成調(diào)制后的光遵循入射光經(jīng)過的路徑回傳到入射點(diǎn)1附近，這 就避免了單獨(dú)設(shè)立從微鏡陣列到檢測(cè)器的光的傳遞路徑，從而有效減小了阿達(dá)瑪變換近紅 外光譜儀的體積。本發(fā)明在光的傳遞路徑上采用的光柵、聚焦、準(zhǔn)直部件都是反射式的， 使得光路能夠產(chǎn)生折疊，這可以進(jìn)一步減小光譜儀的體積。
下面對(duì)圖3和圖4進(jìn)行說明，闡明本發(fā)明的阿達(dá)瑪變換近紅外光譜儀，其中采用與圖1、 圖2相同標(biāo)示的部件意味著與圖1、圖2中的對(duì)應(yīng)部件具有同樣的功能。
圖3為本發(fā)明阿達(dá)瑪變換近紅外光譜儀的一個(gè)實(shí)施例，包括在入射光路上順序設(shè)置的 第一凹鏡7、光柵3、第二凹鏡8、調(diào)制用反射式微鏡陣列5和設(shè)置在入射光進(jìn)入的入射點(diǎn) 1附近的單檢測(cè)器6。第一凹鏡7、光柵3、第二凹鏡8均為反射式光學(xué)器件。下面對(duì)圖3中 各部件的功能進(jìn)行說明，由于光的反射遵循反射定律，因此對(duì)于功能的說明也就表明了各 部件間的相對(duì)位置關(guān)系。以下對(duì)各部件功能的描述按照光的行進(jìn)順序進(jìn)行說明。
第一凹鏡7用于對(duì)透過樣品的入射光準(zhǔn)直并反射出a光。反射式光柵3用于對(duì)第一凹 鏡7反射的a光進(jìn)行第一次衍射并反射出b光。第二凹鏡8用于將反射式光柵3反射的b 光準(zhǔn)直后反射出c光。所述反射式微鏡陣列5將第二凹鏡8反射的c光調(diào)制并反射出d光。 第二凹鏡8還用于將微鏡陣列5反射出的d光準(zhǔn)直并反射出e光。反射式光柵3還用于將 第二凹鏡8反射的e光進(jìn)行第二次衍射并反射出f光。第一凹鏡7還用于將反射式光柵3 反射出的f光準(zhǔn)直后反射到所述單檢測(cè)器。
圖4為本發(fā)明阿達(dá)瑪變換近紅外光譜儀的另一個(gè)實(shí)施例。圖4與圖3的區(qū)別在于增設(shè) 了反射式第三凹鏡9和反射式第四凹鏡10，第三凹鏡9與第二凹鏡8并列設(shè)置，第四凹鏡 10與第一凹鏡7并列設(shè)置。在微鏡陣列5調(diào)制后反射的d光被投射到第三凹鏡9，第三凹 鏡9將微鏡陣列5反射出的d光準(zhǔn)直并反射出e光。反射式光柵3將第三凹鏡9反射的e 光進(jìn)行第二次衍射并反射出f光。第四凹鏡10用于將光柵反射出的f光準(zhǔn)直后反射到所述 單檢測(cè)器。這樣將微鏡陣列5反射回的光經(jīng)第三凹鏡9、光柵3和第四凹鏡10單獨(dú)處理，不與入射方向的光共用第一凹鏡7與第二凹鏡8，雖然增加了部件占用了多一些的空間，但 由于與入射到微鏡陣列5的光分別處理，使得檢測(cè)精度更高。本發(fā)明避免了單獨(dú)設(shè)立從微 鏡陣列5到檢測(cè)器6的光的傳遞路徑所占據(jù)的空間，這一部分空間對(duì)縮小光譜儀的體積作 用更大，相對(duì)而言增設(shè)的第三凹鏡9和第四凹鏡10占用的空間比較小。
在實(shí)施本發(fā)明的方案過程中，圖3和圖4所述的光譜儀中各部件在實(shí)現(xiàn)其功能的前提 下可以盡可能緊湊設(shè)置，使得光譜儀的體積可以很小，實(shí)施本發(fā)明方案的一個(gè)光譜儀的光 路體積僅有90毫米X 120毫米X60毫米。
權(quán)利要求
1、阿達(dá)瑪變換近紅外光譜儀檢測(cè)光的方法，包括入射光被準(zhǔn)直后投射到光柵的步驟、投射到光柵的光發(fā)生第一次衍射并經(jīng)準(zhǔn)直后投射到微鏡陣列的步驟，其特征在于還包括如下步驟A、經(jīng)微鏡陣列調(diào)制并反射的光被準(zhǔn)直后投射到所述光柵進(jìn)行第二次衍射；B、聚焦步驟A第二次衍射的光到檢測(cè)器；所述準(zhǔn)直和聚焦步驟采用凹鏡反射實(shí)現(xiàn)；所述微鏡陣列采用反射式微鏡陣列，所述光柵采用反射式光柵。
2、 阿達(dá)瑪變換近紅外光譜儀，包括入射光路上依次設(shè)置的第一凹鏡、光柵、第二凹鏡 和微鏡陣列，其特征在于還包括設(shè)置在入射光入射口附近的檢測(cè)器，所述第一凹鏡、光柵、 第二凹鏡和微鏡陣列均為反射式器件；入射光射到第一凹鏡被準(zhǔn)直并反射出a光；a光射到 光柵被衍射并反射出b光；b光射到第二凹鏡被準(zhǔn)直后反射出C光；C光射到微鏡陣列被調(diào) 制并反射出d光；d光射到第二凹鏡被準(zhǔn)直并反射出e光；e光射到所述光柵被衍射并反射 出f光；f光射到第一凹鏡被準(zhǔn)直后反射到所述檢測(cè)器。
3、 阿達(dá)瑪變換近紅外光譜儀，包括入射光路上依次設(shè)置的第一凹鏡、光柵、第二凹鏡 和微鏡陣列，其特征在于還包括設(shè)置在入射光入射口附近的檢測(cè)器，所述第一凹鏡、光柵、 第二凹鏡和微鏡陣列均為反射式器件；入射光射到第一凹鏡被準(zhǔn)直并反射出a光；a光射到光柵被衍射并反射出b光；b光射到第二凹鏡被準(zhǔn)直后反射出C光；C光射到所述微鏡陣列 被調(diào)制并反射出d光；還包括在d光光路上依次設(shè)置的第三凹鏡與第四凹鏡，第三凹鏡與 第四凹鏡均為反射式器件；d光射到第三凹鏡被準(zhǔn)直并反射出e光；e光射到所述光柵被衍 射并反射出f光；f光射到第四凹鏡被準(zhǔn)直后反射到所述檢測(cè)器。
全文摘要
本發(fā)明屬于光譜分析技術(shù)。為了降低阿達(dá)瑪變換近紅外光譜儀的體積，本發(fā)明提供了一種阿達(dá)瑪變換近紅外光譜儀檢測(cè)光的方法，包括透過樣品的入射光被準(zhǔn)直后投射到光柵的步驟、投射到光柵的光發(fā)生第一次衍射并經(jīng)準(zhǔn)直后投射到微鏡陣列的步驟，經(jīng)微鏡陣列調(diào)制并反射的光被準(zhǔn)直后投射到所述光柵進(jìn)行第二次衍射步驟，聚焦步驟A第二次衍射的光到檢測(cè)器步驟。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于物質(zhì)的近紅外光譜分析領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G01N21/45GK101419164SQ20081023914
公開日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2008年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月10日
發(fā)明者張新民 申請(qǐng)人:北京華夏科創(chuàng)儀器技術(shù)有限公司