[发明专利]双光束分光系统

说明书

技术领域

本发明属于光谱仪器设计领域，具体涉及一种双光束分光系统。

背景技术

分光光度计是分光仪器和光度计的一种组合，是应用最为广泛的光谱仪器。利用分光光度计进行定性和定量分析工作，具有分析精度高、测量范围广、分析速度快、分析试样用量少及不破坏、不改变试样的物理化学特征等优点，在工业农业生产及生化、医疗等领域中得到了广泛的应用，成为探索自然、改造自然、发展科学技术和生产的有力工具。

分光光度计典型的组成部分有：光源和照明系统、分光系统和探测器系统等。分光系统对于整个系统的性能和结构形式起着决定性作用，不仅需要满足一定的指标要求，在某些应用中系统的小型化尤为重要。

按仪器工作原理的不同，分光光度计有单光束分光光度计和双光束分光光度计之分。单光束分光光度计只有一个测光通道，使用时在这唯一的光路中依次对参考试样和待测试样进行测量，获得最终的试样测定结果。其中，双光束分光光度计由两个测光通道组成，使用时同时在这两个光路中对参考试样和待测试样进行测定，获得最终的试样测定结果。与单光束相比，双光束分光光度计能够补偿光源发射不稳定对测量结果的影响，提高测量精度和数据的重现性。通常双光束分光光度计是由两个独立且完全相同的分光系统组成，这种设计方法无疑会增加仪器的体积和成本，不利于仪器小型化、轻量化。

公开号为US5251007的美国专利公开了一项发明名称为Dual-beam spectrometer(双光束分光光度计)的技术方案，该分光光度计中提出一种双光束分光系统的设计方法，该分光系统具有两个按色散方向即狭缝宽度方向并排排列的狭缝，分别入射样品光和参考光，两束光经过色散后分布在同一个线阵探测器的不同区域，从而实现在一个分光系统中双光束同时测量。该方法的缺点是，如果进入分光系统的每束光的光谱范围限制不严格，则两束光谱容易出现重叠而造成测量错误，另外，其中一束光的二级及多级衍射光谱也容易与另一束光谱产生重叠现象而造成测量误差。

发明内容

本发明的目的在于提出一种双光束分光系统，解决现有技术存在体积大成本高和由于光谱重叠造成的测量错误的问题，使一个分光系统实现双光束分光系统的功能。

为解决上述技术问题，本发明的双光束分光系统包括入射狭缝Ⅰ、入射狭缝Ⅱ、衍射光栅和探测器，所述入射狭缝Ⅰ和入射狭缝Ⅱ按长度方向排列，分别经入射狭缝Ⅰ和入射狭缝Ⅱ输入的样品光和参考光分别经衍射光栅色散，经衍射光栅色散后的样品光束光谱和参考光束光谱在探测器上并排排列。

所述衍射光栅为凹面光栅，所述探测器为面阵探测器，所述样品光束光谱和参考光束光谱在面阵探测器上并排排列。

所述衍射光栅为凹面光栅，所述探测器包括线阵探测器Ⅰ和线阵探测器Ⅱ，所述线阵探测器Ⅰ和线阵探测器Ⅱ并排排列，所述样品光束光谱和参考光束光谱分别在线阵探测器Ⅰ和线阵探测器Ⅱ上排列。

所述衍射光栅为平面光栅，所述探测器为面阵探测器，所述分光系统还包括准直镜和成像镜；从入射狭缝Ⅰ和入射狭缝Ⅱ入射的样品光和参考光经过准直镜后以平行光入射到平面光栅上，经过平面光栅色散，再经成像镜汇聚，样品光束光谱和参考光束光谱分别在面阵探测器上并排排列。

所述衍射光栅为平面光栅，所述探测器包括线阵探测器Ⅰ和线阵探测器Ⅱ，所述分光系统还包括准直镜和成像镜；所述线阵探测器Ⅰ和线阵探测器Ⅱ并排排列，从入射狭缝Ⅰ和入射狭缝Ⅱ入射的样品光和参考光经过准直镜后以平行光入射到平面光栅上，经过平面光栅色散，再经成像镜汇聚后，样品光束光谱和参考光束光谱分别在线阵探测器Ⅰ和线阵探测器Ⅱ上排列。

本发明的有益效果为：本发明的双光束分光系统通过长度方向上并排设置的入射狭缝Ⅰ和入射狭缝Ⅱ入射样品光和参考光，并经过衍射光栅和探测器获得样品光束光谱和参考光束光谱，使一个分光系统实现双光束分光系统的功能，采用双光束分光系统的分光光度计比传统双光束分光光度计减少了一整套分光系统，从而使体积大幅缩小；利于仪器的小型化和轻量化，且两束光不会重叠串扰，避免由于光束重叠带来的测量错误的问题。

附图说明

图1为采用凹面光栅和一个面阵探测器的双光束分光系统；

图2为采用凹面光栅和两个线阵探测器的双光束分光系统；

图3为采用平面光栅和一个面阵探测器的双光束分光系统；

图4为采用平面光栅和两个线阵探测器的双光束分光系统；