[发明专利]基于先进光控制色散中红外光谱仪设计装置

说明书

本发明公开了基于先进光控制色散中红外光谱仪设计装置，包括红外显微模块、反射光路模块、DLP微镜控制模块、检测器模块、信号放大模块、上位机，所述红外显微模块的输出端与所述反射光路模块的输入端相配合连接，所述反射光路模块的输出端与所述DLP微镜控制模块的输入端相配合连接，所述DLP微镜控制模块的输出端与所述检测器模块的输入端相配合连接，所述检测器模块的输出端与所述信号放大模块的输入端相配合连接，所述信号放大模块的输出端与所述上位机的输入端相配合连接。本发明针对近红外的检测具有局限性，中红外的检测较普遍，故本发明设计方案的提出很好的解决了目前仪器的局限性，更好的促进国内光谱仪的发展。

技术领域

本发明涉及一种基于先进光控制色散中红外光谱仪设计装置，属于光谱仪器技术领域。

背景技术

随着社会水平的提高，人们对于光谱仪的要求也越来越高。对于光谱仪的便携度、高精度、智能化、广泛性以及技术要求都抱有很大的期望值。现阶段使用较为频繁的为傅里叶红外光谱仪，其利用迈克尔逊干涉仪将两束光程差按一定的速度变化的复色红外光相互干涉，形成干涉光，再与样品作用。探测器将得到的干涉信号送入到计算机进行傅里叶变化的数学处理，把干涉光还原成光谱图。

傅里叶红外光谱仪可以进行附件扩展，加入显微镜使用；迈克尔逊干涉仪被作为核心部件，但是此干涉仪工作要求高，动镜机构移动的直线性与稳定性、干涉仪的调制效率、动镜与定镜干涉系统的准直性等问题是傅里叶红外光谱仪的核心问题。迈克尔逊干涉仪中，动镜一直做匀速直线运动，难点则存在于保持动镜移动过程的直线性与平稳性，并且在动镜移动的过程中由于干扰问题，会出现干涉系统的失调。德州仪器提出采用一个DLPDMD和单元探测器的分光计相结合的方法，完美的解决了傅里叶红外光谱仪的缺陷，但是本设计所选取的中红外并不适用于DMD，需解决材料的选取的问题。

一般光谱仪由光源、分束器、探测器以及数据处理系统四部分组成，色散型光谱仪是根据光的色散原理，傅里叶红外光谱仪通过对光的干涉角度出发，以及激光光谱仪。而本文所提出的方法与其都有不同之处。

现有技术中未找到与本设计极为相似的技术方案；本发明的要解决的技术问题如下：第一，现阶段的色散型红外光谱仪由存在着扫描速度、信噪比和分辨率的局限性，导致其使用度下降；此光谱仪样品扫描过程需二十几分钟，且色散型光谱无法实现扩展附件；第二，现有的傅里叶变换红外光谱仪弥补了色散光谱仪的缺陷，使用度增强；但是傅里叶红外光谱仪采用迈克尔逊干涉仪核心部件，动镜一直在做匀速直线运动，难点则存在于保持动镜移动过程的直线性与平稳性，并且在动镜移动过程中由于干涉问题，会出现干涉系统的失调；第三，现在的DLP DMD系列无法实现中红外的要求，仅适用于近红外光谱仪中，适用性不广泛；第四，现阶段的高质量的红外光谱仪并未普及，国内外的高分辨率仪器价格都比较昂贵。

发明内容

现有技术的缺点分析如下：第一，色散型红外光谱仪，该类型的光谱仪通常有一个单点探测器、狭缝和可以旋转的色散元件构成，通过旋转色散元件选择不同的探测波段，但是旋转衍射光栅本来就是一项麻烦的机械解决方案；色散型光谱仪由于红外光源的低强度，即使接近样品也很难产生光分解，检测器的低灵敏度，信号强度需要大幅度的放大；第二，傅里叶红外光谱仪，傅里叶红外光谱仪是现阶段使用最为频繁的一款仪器，但是价格偏高，但是此款光谱仪近红外居多，上文也提到此款光谱仪的迈克尔逊干涉仪难以控制，出现技术垄断的情况；所以该光谱仪主要解决的问题就是控制动镜的匀速直线运动状态，提高该环节检测数据的准确性；第三，激光光谱仪，近年来相对提出激光红外光谱仪，采用激光作为光源的光谱仪，大大改善了原有的光谱技术在灵敏度和分辨率的不足。因为激光具有单色性好、亮度高、方向性强和相干性强等特点。但是在实际检测过程中，要针对不同的样品换取不同的激光器，使用很繁琐，适用性低。