[发明专利]一种宽波段近景紫外成像光谱装置

说明书

技术领域

本发明涉及光电技术领域，特别是涉及一种宽波段近景紫外成像光谱装置。

背景技术

成像光谱技术作为目标探测、材料测试与分析等领域的新技术，由于具备高光通量、高光谱分辨率的特点，受到了世界各国的广泛关注。目前，在物证鉴定、痕迹检测、公共安全等领域，已有工作于可见光至红外波段的，采用色散、液晶可调滤波器、干涉成像等技术的成像光谱仪应用实例。其中干涉成像光谱技术能够获得整个阵列探测器平面的干涉光谱图像，具备高光通量、高分辨率的特点，具有较高的应用价值。

其中，在近景目标检测应用中，通常更加关注被测目标的图像细节，因此需要获得高分辨率的图像。目前使用的紫外、可见光、近红外成像光谱仪，主要以观察被测目标在特定波长范围的光谱图像为目的。由于紫外波段内目标辐射信号比可见和近红外波段弱2至3个量级，将干涉成像光谱技术应用在紫外领域时，必须设法抑制可见光、近红外等长波信号的影响。然而，如果采用紫外滤镜过滤方式抑制可见光和近红外光，则由于紫外滤镜的带宽较窄，无法满足对紫外宽波长范围的检测；如果采用透镜与紫外增透膜增加紫外光的透射，则由于光学材料对紫外波段有较强的吸收，会导致紫外成像探测器接收到的能量弱，可探测信号的动态范围小。总之，现有的紫外成像光谱装置无法在较宽的紫外光谱范围内灵敏地探测到目标信号。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种宽波段近景紫外成像光谱装置，用以解决现有技术中紫外成像光谱装置无法在较宽的紫外光谱范围内灵敏地探测到目标信号的问题。

一种宽波段近景紫外成像光谱装置，包括：光源，用于向被测样品照射紫外光；扫描部，用于以预设步长对所述被测样品进行扫描，以使各次扫描到的部分的反射光分别通过前置成像部在干涉部上成像；所述前置成像部，用于通过反射方式将所述扫描部每次扫描产生的所述反射光进行调焦，以使所述反射光在所述干涉部成像；所述干涉部，用于将来自所述前置成像部的、每次扫描产生的反射光分别成第一图像和第二图像，并将每组所述第一图像和所述第二图像传递到中继成像部；其中，每组所述第一图像的图像内容和所述第二图像的图像内容相同，相位相差预设相位；所述中继成像部，用于以反射方式将每组所述第一图像和所述第二图像叠加干涉成第三图像并所述第三图像传递到探测部；所述探测部，用于将叠加干涉后的各所述第三图像的光信号转换为电信号并进行数据处理，以获取所述被测样品在各光谱波长下的图像信息。

可选的，所述前置成像部包括卡塞格林（Cassegrain）双反射镜，所述中继成像部包括奥夫纳（Offner）三反射镜。

可选的，所述卡塞格林双反射镜或所述奥夫纳三反射镜上设置有宽带高反膜。

进一步的，所述扫描部，还用于以预设步长对所述被测样品进行扫描，以使各次扫描到的部分激发的荧光分别通过前置成像部在干涉部上成像；所述前置成像部，具体用于通过反射方式将所述扫描部每次扫描产生的所述反射光和所述荧光一起进行调焦，以使所述反射光和所述荧光一起在所述干涉部成像；所述干涉部，具体用于将来自所述前置成像部、每次扫描产生的反射光和荧光一起，分别成所述第一图像和所述第二图像，并将每组所述第一图像和所述第二图像传递到所述中继成像部。

具体的，叠加干涉后的各所述第三图像中包括所述被测目标的二维图像信息和一维干涉条纹信息。

可选的，所述被测样品至所述探测部的光程为0至10米。

可选的，所述干涉部包括无狭缝分振幅干涉结构。

可选的，所述无狭缝分振幅干涉结构包括分束棱镜干涉结构或三角共路干涉结构。

本发明实施例提供的宽波段近景紫外成像光谱装置，其前置成像部能够以反射方式将扫描部每次扫描产生的反射光进行调焦，从而在干涉部分别成第一图像和第二图像，中继成像部再以反射方式将每组所述第一图像和所述第二图像叠加干涉成第三图像，并通过探测部将叠加干涉后的各第三图像的光信号转换为电信号并进行数据处理。由于前置成像部和中继成像部都是以反射的方式成像，紫外光并不从成像装置透射，这样就避免了成像装置本身对于各波段紫外光的吸收，大大扩展了可成像的紫外光的波段范围，此外，反射结构还避免了使用透镜时会产生的色散现象，因而大大提高了紫外成像质量以及干涉条纹质量，使得光谱图像更清晰，光谱数据更准确；而干涉部在不利用狭缝的条件下实现干涉能够使较多的紫外光能量进入探测部，突破性地在紫外宽波段得到干涉光谱图像，从而实现在紫外宽波段光谱范围内灵敏地探测到目标信号。

附图说明