一種光譜分析裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光譜分析領(lǐng)域，特別涉及一種抗光源抖動的光譜分析裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]Ag、B、Sn是地球化學勘查中非常重要的元素，但是由于樣品分解難、試劑空白等因素，一般以固體粉末進樣、電弧光源激發(fā)、光譜采集的方式進行元素分析，用其他方法分析無法達到檢出限、精密度及準確度的要求。然而，在樣品分析時，需要將樣品裝在石墨電極樣品杯中，電弧光源在激發(fā)時，火焰隨著石墨電極樣品杯轉(zhuǎn)動，火焰抖動比較厲害，目前采用三透鏡結(jié)構(gòu)進行光譜采集，前兩組透鏡采用雙膠合透鏡，第三組采用單透鏡，但在使用過程中存在以下缺陷:
[0003]1、光路長，占用空間大，導致儀器體積龐大；
[0004]2、抗光源抖動性差；
[0005]3、采用透鏡數(shù)較多，光強吸收厲害，降低了分析結(jié)果的準確性，對痕量元素的測量造成的影響尤為明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)方案中的不足，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、體積小、分光單元靈活排布、抗光源抖動性強的光譜分析裝置。
[0007]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0008]—種光譜分析裝置，包括光源、成像單元、檢測單元，所述光譜分析裝置進一步包括:
[0009]光采集單元，所述光采集單元包括第一會聚透鏡、多芯波導、第二會聚透鏡和狹縫，光源發(fā)出的測量光經(jīng)所述第一會聚透鏡耦合后在所述多芯波導內(nèi)成像，從多芯波導出射的測量光經(jīng)所述第二會聚透鏡會聚后穿過狹縫進入分光單元；
[0010]分光單元，所述分光單元將測量光分開，分開后的測量光經(jīng)成像單元成像后被檢測單元接收。
[0011]根據(jù)上述的光譜分析裝置，優(yōu)選地，所述多芯波導為多芯光纖。
[0012]根據(jù)上述的光譜分析裝置，可選地，所述光源為抖動光源。
[0013]根據(jù)上述的光譜分析裝置，優(yōu)選地，所述多芯波導的入口端根據(jù)光源的抖動方向排布。
[0014]根據(jù)上述的光譜分析裝置，優(yōu)選地，所述多芯波導的出口端根據(jù)所述狹縫方向排布。
[0015]根據(jù)上述的光譜分析裝置，可選地，所述分光單元進一步包括:
[0016]準直元件；
[0017]中階梯光柵，所述中階梯光柵的刻線數(shù)為90-160條/毫米，經(jīng)準直元件準直的測量光被所述中階梯光柵在波長方向分光；
[0018]棱鏡，所述棱鏡的角度為12-20°，經(jīng)中階梯光柵分光后的測量光被所述棱鏡在級次方向分光。
[0019]根據(jù)上述的光譜分析裝置，優(yōu)選地，所述光譜分析裝置進一步包括:矯正單元，所述矯正單元設(shè)置在成像單元與檢測單元之間的測量光路上。
[0020]根據(jù)上述的光譜分析裝置，可選地，所述矯正單元為矯正透鏡。
[0021 ]根據(jù)上述的光譜分析裝置，可選地，所述第一會聚透鏡為單透鏡或雙膠合透鏡。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果為:
[0023]1、本發(fā)明采用透鏡和多芯波導相結(jié)合的光采集方式，抗光源抖動性強，可以將抖動光源發(fā)出的測量光完整地在多芯波導內(nèi)成像，提高光譜分析的穩(wěn)定性。
[0024]2、多芯波導的長短可控，且可以彎曲排布，不存在組合透鏡的焦距問題，故本發(fā)明的光采集單元結(jié)構(gòu)簡單、體積小，同時多芯波導的靈活性使得分光單元可以靈活排布，進一步減小體積。
[0025]3、本發(fā)明采用刻線數(shù)為90-160條/毫米的高刻線中階梯光柵，角度為12-20°的大角度棱鏡，通過中階梯光柵刻線數(shù)和棱鏡角度的相互配合，分辨率高、且無級次干擾。
【附圖說明】
[0026]參照附圖，本發(fā)明的公開內(nèi)容將變得更易理解。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是:這些附圖僅僅用于舉例說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而并非意在對本發(fā)明的保護范圍構(gòu)成限制。圖中:
[0027]圖1是本發(fā)明實施例1的光譜分析裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0028]圖1和以下說明描述了本發(fā)明的可選實施方式以教導本領(lǐng)域技術(shù)人員如何實施和再現(xiàn)本發(fā)明。為了教導本發(fā)明技術(shù)方案，已簡化或省略了一些常規(guī)方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員應該理解源自這些實施方式的變型或替換將在本發(fā)明的范圍內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應該理解下述特征能夠以各種方式組合以形成本發(fā)明的多個變型。由此，本發(fā)明并不局限于下述可實施方式，而僅由權(quán)利要求和它們的等同物限定。
[0029]實施例1
[0030]圖1示意性地給出了本實施例的光譜分析裝置的結(jié)構(gòu)簡圖，如圖1所示，所述光譜分析裝置包括:光源I，光采集單元2，分光單元3、成像單元4和檢測單元5;
[0031]所述光源I可以是ICP光源、激光器或元素燈等，也可以是類似火焰的抖動光源；
[0032]所述光采集單元2包括第一會聚透鏡21、多芯波導22、第二會聚透鏡23和狹縫24，光源I發(fā)出的測量光經(jīng)所述第一會聚透鏡21耦合后在所述多芯波導22內(nèi)成像，從多芯波導22出射的測量光經(jīng)所述第二會聚透鏡23會聚后穿過狹縫24進入分光單元3;所述第一會聚透鏡21為單透鏡或雙膠合透鏡，第二會聚透鏡23為會聚透鏡；
[0033]所述分光單元3將測量光分開，分開后的測量光經(jīng)成像單元4成像后被檢測單元5接收。
[0034]進一步地，所述多芯波導芯數(shù)根據(jù)光源設(shè)定，只要所述測量光經(jīng)所述第一會聚透鏡耦合后全部成像在多芯波導內(nèi)即可。
[0035]為了提高多芯波導布局的合理性，用較少芯數(shù)的波導使第一會聚透鏡成的像全部在多芯波導內(nèi)，故:
[0036]進一步地，所述多芯波導的入口端根據(jù)光源的抖動方向排布。
[0037]為了保證分光單元的分光效果，提高分析的準確性，故:
[0038]進一步地，所述多芯波導的出口端根據(jù)所述狹縫方向排布。
[0039]作為優(yōu)選，所述多芯波導出口端的排布方向與狹縫方向平行。
[0040]實施例2
[0041]本實施例提供一種光譜分析裝置，與實施例1不同的是，本實施例的光譜分析裝置的分光單元進一步包括:準直元件、中階梯光柵和棱鏡，經(jīng)準直元件準直的測量光被所述中階梯光柵在波長方向分光后，再次被所述棱鏡在級次方向分光。
[0042]進一步地，所述中階梯光柵的刻線數(shù)為90-160條/毫米，所述棱鏡的角度為12-20°，通過中階梯光柵刻線數(shù)和棱鏡角度的相互配合，消除可能存在的級次干擾。
[0043]本實施例的益處在于:分光單元靈活排布，進一步減小了分光單元的體積，提高了光譜分析裝置的分辨率，消除了級次干擾。
[0044]實施例3
[0045]本實施例提供一種光譜分析裝置，與實施例1不同的是，本實施例的光譜分析裝置進一步包括:矯正單元，所述矯正單元設(shè)置在成像單元與檢測單元之間的測量光路上，用于矯正光譜譜線，提高光譜分析的準確性與穩(wěn)定性。
[0046]作為優(yōu)選，所述矯正單元為矯正透鏡。
[0047]實施例4
[0048]本發(fā)明實施例1的光譜分析裝置在金屬元素分析領(lǐng)域的應用例。在該應用例中，將金屬樣品(如Ag、B、Sn等)裝在石墨電極的樣品杯中，通過電弧光源激發(fā)金屬樣品，產(chǎn)生火焰。電弧光源在激發(fā)時，火焰隨著石墨電極轉(zhuǎn)動，火焰抖動比較厲害，故本應用例中的光源為抖動光源。
[0049]在本應用例中，多芯波導為多芯光纖(如三芯光纖、五芯光纖或七芯光纖等)，具體可以根據(jù)光源的抖動情況而定，光源的抖動幅度較小，可選擇芯數(shù)較少的光纖，反之則選擇芯數(shù)較多的光纖，只要抖動光源經(jīng)過第一會聚透鏡后全部成像在光纖內(nèi)即可。第一會聚透鏡采用光纖耦合透鏡，第二會聚透鏡采用聚光透鏡；分光光路包括準直反射鏡、刻線數(shù)為90-160條/毫米的中階梯光柵，刻線數(shù)為90-160條/毫米的棱鏡;成像單元為成像反射鏡;檢測單元為面陣檢測器，所述面陣檢測器的尺寸為20-30mm，一次曝光即可進行全譜采集，采集光譜的波長范圍覆蓋165-850nm;同時，在成像反射鏡與面陣檢測器之間的光路上設(shè)置矯正透鏡(如單透鏡、雙透鏡或自由曲面透鏡等)。
[0050]本應用例的光源沿著石墨電極轉(zhuǎn)動，一般在左右方向偏移，故，多芯光纖入口端的光纖可以水平排列;狹縫豎直設(shè)置，故，多芯光纖出口端的光纖可以豎直排列。
[0051]本應用例的光譜分析裝置體積小、抗抖動性強、分辨率高且無級次干擾。
[0052]上述實施方式不應理解為對本發(fā)明保護范圍的限制。本發(fā)明的關(guān)鍵是:采用多芯波導進行光采集，體積小、抗光源抖動性強，同時波導的靈活性使得分光單元可以靈活排布，進一步減小體積。在不脫離本發(fā)明精神的情況下，對本發(fā)明作出的任何形式的改變均應落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種光譜分析裝置，包括光源、成像單元、檢測單元，其特征在于:所述光譜分析裝置進一步包括: 光采集單元，所述光采集單元包括第一會聚透鏡、多芯波導、第二會聚透鏡和狹縫，光源發(fā)出的測量光經(jīng)所述第一會聚透鏡耦合后在所述多芯波導內(nèi)成像，從多芯波導出射的測量光經(jīng)所述第二會聚透鏡會聚后穿過狹縫進入分光單元； 分光單元，所述分光單元將測量光分開，分開后的測量光經(jīng)成像單元成像后被檢測單元接收。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光譜分析裝置，其特征在于:所述多芯波導為多芯光纖。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光譜分析裝置，其特征在于:所述光源為抖動光源。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光譜分析裝置，其特征在于:所述多芯波導的入口端根據(jù)光源的抖動方向排布。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光譜分析裝置，其特征在于:所述多芯波導的出口端根據(jù)所述狹縫方向排布。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光譜分析裝置，其特征在于:所述分光單元進一步包括: 準直元件； 中階梯光柵，所述中階梯光柵的刻線數(shù)為90-160條/毫米，經(jīng)準直元件準直的測量光被所述中階梯光柵在波長方向分光； 棱鏡，所述棱鏡的角度為12-20°，經(jīng)中階梯光柵分光后的測量光被所述棱鏡在級次方向分光。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光譜分析裝置，其特征在于:所述光譜分析裝置進一步包括: 矯正單元，所述矯正單元設(shè)置在成像單元與檢測單元之間的測量光路上。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光譜分析裝置，其特征在于:所述矯正單元為矯正透鏡。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光譜分析裝置，其特征在于:所述第一會聚透鏡為單透鏡或雙膠合透鏡。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光譜分析裝置，包括光源、成像單元、檢測單元，所述光譜分析裝置進一步包括：光采集單元，所述光采集單元包括第一會聚透鏡、多芯波導、第二會聚透鏡和狹縫，光源發(fā)出的測量光經(jīng)所述第一會聚透鏡耦合后在所述多芯波導內(nèi)成像，從多芯波導出射的測量光經(jīng)所述第二會聚透鏡會聚后穿過狹縫進入分光單元；分光單元，所述分光單元將測量光分開，分開后的測量光經(jīng)成像單元成像后被檢測單元接收。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、抗光源抖動性強等優(yōu)點。
【IPC分類】G01N21/25
【公開號】CN105510243
【申請?zhí)枴緾N201511032967
【發(fā)明人】李銳, 壽淼鈞, 俞曉峰, 喻正寧, 呂全超, 夏曉峰, 韓雙來
【申請人】聚光科技(杭州)股份有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月31日