阅读说明：本技术 一种单点扫描式光谱仪 (Single-point scanning type spectrometer ) 是由 陈兴海 李伟 张卓 张宏宇 孙玉琳 于 2021-09-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种单点扫描式光谱仪,包括沿光路方向依次设置的收光元件、滤光片、狭缝和探测器,滤光片为线性渐变滤光片,滤光片沿垂直于光路方向活动设置,使滤光片的光谱特性沿其移动方向线性变化。本发明的光谱仪通过驱动线性渐变滤光片改变位置,使单点探测器采集不同光谱数据,相对于线阵探测器,能够达到相同的效果,并且大大降低了成本；相较于傅里叶型单点光谱仪需要动镜进行匀速运动,对动镜的驱动要求较高,该光谱仪结构简单,只有一维运动,稳定性较高。(The invention discloses a single-point scanning spectrometer which comprises a light receiving element, a light filter, a slit and a detector which are sequentially arranged along the direction of a light path, wherein the light filter is a linear gradient light filter, and the light filter is movably arranged along the direction vertical to the direction of the light path, so that the spectral characteristics of the light filter are linearly changed along the moving direction of the light filter. The spectrometer of the invention enables the single-point detector to collect different spectral data by driving the linear gradient filter to change the position, can achieve the same effect compared with a linear array detector, and greatly reduces the cost; compared with a Fourier type single-point spectrometer, the spectrometer has the advantages that the moving mirror needs to move at a constant speed, the requirement on driving of the moving mirror is high, the spectrometer is simple in structure and only moves in one dimension, and the stability is high.)

一种单点扫描式光谱仪

技术领域

本发明属于光谱仪技术领域，尤其涉及一种单点扫描式光谱仪。

背景技术

可见光和近红外光谱技术是一种使用简单、分析快速、不损坏物质的新型分析技术，其可以同时检测出样品中的多种组分和物理特征参数，其分析结果可准确逼近传统测定方法。

目前单点光谱仪大致分为反射全息光栅型单点光谱仪和傅里叶型单点光谱仪。反射全息光栅型单点光谱仪使用单点探测器或者线阵探测器进行光信号收集，线阵探测器可以一次收集所需波段的光谱，但设备成本高，单点探测器需要使用编码器记录光栅扫描每个时刻的位置，最后进行像素域到波长域的转换，操作较为繁琐。傅里叶单点光谱仪通过收光器件进行收光，然后通过分束器，一半反射至定镜，一半透射至动镜，然后动镜进行匀速移动，形成不同光程差的干涉光进入到单点探测器上进行数据采集，使用时需要动镜进行匀速运动，对动镜的驱动要求较高，并且稳定性不高。因此，亟需一种光谱仪以解决以上问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种单点扫描式光谱仪,以解决现有单点光谱仪操作繁琐，使用成本高和稳定性差的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的单点扫描式光谱仪的具体技术方案如下：

一种单点扫描式光谱仪，包括沿光路方向依次设置的收光元件、滤光片、狭缝和探测器，所述滤光片为线性渐变滤光片，所述滤光片沿垂直于光路方向活动设置，使所述滤光片的光谱特性沿其移动方向线性变化。

优选的，为了控制滤光片移动，所述滤光片上设置有一维位移平台，所述一维位移平台配置用于控制所述滤光片移动。

优选的，为了提高滤光片移动的可靠性，所述一维位移平台包括安装基板，所述安装基板上垂直于光路方向设置有滑轨，所述滑轨上滑动设置有移动座，所述滤光片与所述移动座连接。

优选的，为了调节滤光片的位置，同时便于滤光片拆装更换，所述移动座上垂直于所述滑轨分布方向开设有贯穿孔，所述贯穿孔与所述滤光片位于同一平面内，所述贯穿孔内插接有与其匹配的插接条，所述插接条的一端与所述滤光片固定，所述移动座上螺纹连接有紧定螺钉，所述紧定螺钉的端部与所述插接条抵靠。

优选的，为了检测不同波段的光谱数据，所述探测器为单点硅探测器或者单点铟镓砷探测器。

本发明的单点扫描式光谱仪具有以下优点：

1、该光谱仪通过驱动线性渐变滤光片改变位置，使单点探测器采集不同光谱数据，相对于线阵探测器，能够达到相同的效果，并且大大降低了成本；

2、相较于傅里叶型单点光谱仪需要动镜进行匀速运动，对动镜的驱动要求较高，该光谱仪结构简单，只有一维运动，稳定性较高。

附图说明

图1为本发明的单点扫描式光谱仪的结构示意图；

图2为本发明的一维位移平台的结构示意图；

图中标记说明：1、收光元件；2、移动座；3、滤光片；4、滑轨；5、安装基板；6、狭缝；7、探测器；8、丝杠；9、紧定螺钉；10、插接条；11、电机。

具体实施方式

为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明一种单点扫描式光谱仪做进一步详细的描述。

如图1-2所示，一种单点扫描式光谱仪，包括沿光路方向依次设置的收光元件1、滤光片3、狭缝6和探测器7，滤光片3为线性渐变滤光片，滤光片3上设置有一维位移平台，一维位移平台包括安装基板5，安装基板5上垂直于光路方向设置有滑轨4，滑轨4上滑动设置有移动座2，移动座2上垂直于滑轨4分布方向开设有贯穿孔，贯穿孔与滤光片3位于同一平面内，贯穿孔内插接有与其匹配的插接条10，插接条10的一端与滤光片3固定，移动座2上螺纹连接有紧定螺钉9，紧定螺钉9的端部与插接条10抵靠，通过调节插接条10插接的深度可实现滤光片3位置的调节，同时便于滤光片3的更换，安装基板5上安装有电机11和丝杠8，通过丝杠8驱动移动可更加稳定可靠，该光谱仪内还安装有电控模块用于控制电机8和探测器7，由电机8提供动力，通过丝杠8驱动移动座2沿滑轨4移动，通过移动座2带动滤光片3沿垂直于光路方向活动设置，使滤光片3的光谱特性沿其移动方向线性变化。

该光谱仪在使用时，收光元件1对目标光谱进行采集，目标光谱通过滤光片3后被探测器7采集；由于线性渐变滤光片采用连续镀膜的方式，基于多层楔形薄膜结构实现空间连续变化的滤光特性，可根据色散需求调节薄膜斜率从而获得目标线性变化率，线性渐变滤光片具备高集成度的分光能力，在此过程中，电控模块控制滤光片3每移动到一个位置，探测器7采集一次数据，通过滤光片3的移动和探测器7的多次采集，可以得到所需要波段的所有光谱数据，之后将采集的所有数据进行像素域光谱到波长域光谱的转化，得到最终的光谱；探测器7前的出射狭缝6可控制光谱的分辨率；通过选用不同波段的线性渐变滤光片与不同的探测器7配合可获取不同的光谱，当使用400-1000nm波段线性渐变滤光片和单点硅探测器时，可获取目标400-1000nm波段的目标光谱，当使用900-1700nm波段线性渐变滤光片和单点铟镓砷探测器时，可获取目标900-1700nm波段的目标光谱。

该光谱仪通过驱动线性渐变滤光片改变位置，使单点探测器采集不同光谱数据，相对于线阵探测器，能够达到相同的效果，并且大大降低了成本；相较于傅里叶型单点光谱仪需要动镜进行匀速运动，对动镜的驱动要求较高，该光谱仪结构简单，只有一维运动，稳定性较高。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。