[实用新型]新型光谱仪光学系统

说明书

本实用新型涉及光谱仪器技术领域，具体涉及一种新型光谱仪光学系统，其包括光照单元和测试单元，光照单元包括激发光源、干涉滤光片和会聚镜，测试单元包括聚焦镜、声光可调谐滤波器、成像镜、狭缝、准直镜、棱镜、中阶梯光栅、准直聚焦镜、探测器以及设置在光照单元与测试单元之间的用于放置待测样品的检测位；其声光可调滤波器、棱镜以及中阶梯光栅均为色散元件，三种色散元件次序放置于相应位置，组成一种能有效抑制背景及其他干扰的光学系统；其干涉滤光片能有效降低普线重叠、背景及分子发射干扰等问题的影响，提高分析的精准性。

技术领域

本实用新型涉及光谱仪器技术领域，具体涉及一种新型光谱仪光学系统。

背景技术

光谱分析仪作为一种重要的光谱仪器，其通过测定待测样品吸收或发射的特定波长或一定波长范围的光的能量，对该待测样品进行定性和定量分析；光谱分析仪通常采用以下方式对待测样品进行定性和/或定量分析：

一种方式是，光谱分析仪采用单色器对特定波长的光进行测量，该特定波长的光透过待测样品时部分光能量被吸收，待测样品的吸光值与样品的浓度成正比，通过计算待测样品的吸光值，得出待测样品的浓度。另一种方式是，光谱分析仪利用待测样品中不同元素的原子在激发或电离后回到基态时，发射不同波长的特征光谱的波长和强弱，对待测样品进行定性或定量分析；但是在测量待测样品发射的特征光谱时，经常存在谱线重叠严重、背景和分子发射等产生光谱干扰等问题。

但不管采用上述何种方式，对于所述光学系统而言，其关键的内在性能在于：能以大孔径方式采集光线，以获得更多的来自待测样品的光能，这对于测试微量元素和弱发光物质具有极为重要的意义；能实现宽光谱分析，以确保能检测更广的元素范围、避免检测不到或检测不全测试样本中所含的元素成分；高色散分色分光，使输出谱线的宽度窄、锐度好，它直接关系到光谱仪的测试准确性与识别率；避免出现鬼线、背景光等干扰等可提高测试准确性与识别率的辅助措施多样有益。

现有的光谱分析仪依据其扫描方式的不同，主要分为以下两类：

空间扫描型光谱分析仪，利用分光棱镜、衍射光栅等分光元件，其设计简单、信号记录快，但是存在工作光谱区受材料透过率限制、角色散率与波长有关以及对透镜材料光学特性要求严格等缺点。

波长扫描型光谱分析仪，通过可控带通滤波器获取待测样品发射的特征光谱，例如部分光谱分析仪采用中阶梯光栅和棱镜组成的光学系统等，其同样存在工作光谱区受材料透过率限制、角色散率与波长有关以及对透镜材料光学特性要求严格缺陷；

但是上述光学系统中，采用由光栅、棱镜等分光元件组成的单色仪方案，主要通过增加中阶梯光栅每毫米的刻线数以及增大光谱仪的焦距以提高光学系统的分辨率，在单一使用这种方法时，存在可测量光谱范围减小、对于一些对物质有用的谱线不能同时检测到、分光元件的色散分光的细分能力不足，影响测试物质的准确性与识别率的问题，对于光谱识别的提高程度比较有限且调节过程不灵活。现有光学系统，由于受其结构限制，无法实现大孔径、宽光谱、高色散三者兼得的优化，难以采取多样的有益辅助措施。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种新型光谱仪光学系统，能有效提高测试准确性和识别率。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种新型光谱仪光学系统，包括光照单元和测试单元，所述光照单元包括激发光源、干涉滤光片和会聚镜；所述测试单元包括聚焦镜、声光可调谐滤波器、成像镜、狭缝、准直镜、棱镜、中阶梯光栅、准直聚焦镜、探测器以及设置在光照单元与测试单元之间的用于放置待测样品的检测位；所述激发光源产生的源头光束经过干涉滤光片和会聚镜后照射在检测位内的待测样品上；所述待测样品产生特征光束，特征光束入射探测器之前，依次经过声光可调谐滤波器的滤波分色、棱镜的第一次棱镜分色、中阶梯光栅的光栅分色以及棱镜的第二次棱镜分色。