[发明专利]小型中阶梯光栅光谱仪的装调方法

摘要

本发明涉及一种中阶梯光栅光谱仪的装调方法，该方法包括下述步骤：将第一入射针孔安装固定，使第一可见光激光器入射到第一入射针孔；调整准直镜的位置和角度使其工作在最佳状态；消除交叉色散棱镜的滚转误差和俯仰误差；调整聚焦镜的位置和角度，使其工作处于最佳状态；安装并调整中阶梯光栅完成其入射角度的初步装调；完成面阵探测器像面位置的调整与像面滚转误差的调整；完成中阶梯光栅、交叉色散棱镜入射角度的精确调整。本发明所需专业辅助设备少、操作简便、易于应用的精确装调方法，利于实现中阶梯光栅光谱仪的高分辨率、宽谱段范围、全谱瞬态直读的光谱分析。

主权项

一种中阶梯光栅光谱仪的装调方法，其特征在于包括下述步骤：步骤一：将第一入射针孔（4）安装固定，第一聚光镜（15）放置于第一入射针孔（4）前，第一入射针孔（4）作为整个光学系统的坐标原点；然后将第一可见光激光器（1）作为光源，使第一可见光激光器（1）出射的光束无俯仰、无倾斜地经过第一聚光镜（15）后入射到第一入射针孔（4）；步骤二：在第一聚光镜（15）与入射针孔（4）之间放置第一半反半透板（2），在第一半反半透板（2）反射光路上与第一入射针孔（4）对称的位置放置第一显微镜（3）；将准直镜（5）放置在第一入射针孔（4）的出射光路上，并调整准直镜（5）的位置使第一入射针孔（4）位于准直镜（5）的焦点处；在中阶梯光栅（7）位置先安装第一平面反射镜（6），使第一平面反射镜（6）与准直镜（5）出臂垂直，固定第一平面反射镜（6）；调整准直镜（5）的角度，当在第一显微镜（3）视场中看到反射光从第一入射针孔（4）射出时，固定准直镜（5）；步骤三：利用水平仪消除交叉色散棱镜（8）的滚转误差；利用高度尺测试由第一平面反射镜（6）反射并入射到交叉色散棱镜（8）的光线高度，利用高度尺测试交叉色散棱镜（8）折射后的出射光线，调整交叉色散棱镜（8），使出射光线与入射光线在同一水平面上；步骤四：调整聚焦镜（10）的位置，使像面位于聚焦镜（10）的焦平面上，在像面中心安装第二入射针孔（11）；然后将第二聚光镜（16）、第二可见光激光器（14）放置于第二入射针孔（11）后，使第二可见光激光器（14）出射的光束经过第二聚光镜（16）后无俯仰、无倾斜地入射到第二入射针孔（11）；在第二聚光镜（16）与第二入射针孔（11）之间放置第二半反半透板（12），在第二半反半透板（12）反射光路上与第二入射针孔（11）对称的位置放置第二显微镜（13）；在交叉色散棱镜（8）方向放置第二平面反射镜（9），使第二 平面反射镜（9）与聚焦镜（10）的出臂垂直，固定第二平面反射镜（9）；调整聚焦镜（10）的角度，当在第二显微镜（13）视场中看到反射光从第二入射针孔（11）射出时，固定聚焦镜（10）；步骤五：将第一半反半透板（2）、第一显微镜（3）、第一平面反射镜（6）、第二入射针孔（11）、第二半反半透板（12）、第二显微镜（13）、第二聚光镜（16）、第二可见光激光器（14）和第二平面反射镜（9）移除光学系统；将中阶梯光栅（7）安装至设计位置，调整中阶梯光栅（7）使其光栅面与光学系统坐标原点所在的水平面垂直；根据光栅衍射角方向转动中阶梯光栅（7），直至找到最亮的光斑并使该光斑入射至交叉色散棱镜（8）；步骤六：将面阵探测器放置于像面位置，并完成面阵探测器像面位置的调整与像面滚转误差的调整；步骤七：将第一可见光激光器（1）移除光学系统，将汞灯放置在第一可见光激光器（1）位置处作为光源，此时像面呈现各波长的二维光谱分布图像；根据谱图还原算法，建立各波长谱线与像面位置的对应关系，该对应关系作为中阶梯光栅光谱仪标定的谱图模型；将与各特征波长对应的滤光片依次放置在汞灯与第一聚光镜（15）之间，在像面内识别出汞灯的各特征波长谱线；分别调整交叉色散棱镜（8）的入射角度与中阶梯光栅（7的入射角度，使各特征波长谱线的成像位置与所建立的谱图模型一致；将汞灯移除光学系统，完成中阶梯光栅光谱仪的的装调。