專利名稱：雙單色器光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于分光光度計(jì)或類似光學(xué)儀器的雙單色器光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
用于分光光度計(jì)或類似光學(xué)儀器中的單色器光學(xué)系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上可以分為兩類單單色器光學(xué)系統(tǒng)和由兩個(gè)單單色器光學(xué)系統(tǒng)串連而成的雙單色器光學(xué)系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)較低雜散光的目的，大多數(shù)分光光度計(jì)均采用雙單色器光學(xué)系統(tǒng)，這種雙單色器光學(xué)系統(tǒng)包括色散相加或色散相減兩種形式。如圖1所示，目前較常用的雙單色器光學(xué)系統(tǒng)，包括兩塊光柵、三個(gè)狹縫和若干塊反射鏡。兩塊光柵分別為第一光柵11、第二光柵12，第一光柵11和第二光柵12對(duì)稱(或平行)地安裝在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(圖中未示出)上，使用過程中需要同時(shí)同步轉(zhuǎn)動(dòng)；三個(gè)狹縫分別為入射狹縫Si、中間狹縫S2和出射狹縫S3 ；若干塊反射鏡包括第一反射鏡13、第一準(zhǔn)直物鏡14、第一成像物鏡15、第二準(zhǔn)直物鏡16、第二成像物鏡17、第二反射鏡18。其中由第一光柵11、入射狹縫Si、第一反射鏡13、第一準(zhǔn)直物鏡14、第一成像物鏡15和中間狹縫S2 構(gòu)成第一單色器；由第二光柵12、中間狹縫S2、第二準(zhǔn)直物鏡16、第二成像物鏡17、第二反射鏡18和出射狹縫S3構(gòu)成第二單色器。兩個(gè)單色器對(duì)稱布置，并共用一個(gè)中間狹縫S2。通過入射狹縫Sl的入射光束經(jīng)第一反射鏡13反射至第一準(zhǔn)直物鏡14上，再由第一準(zhǔn)直物鏡14反射至第一光柵11上，光束經(jīng)第一光柵11衍射后形成的衍射光束即為光譜，該光譜經(jīng)第一成像物鏡15反射到中間狹縫S2附近；啟動(dòng)第一光柵11的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置使其轉(zhuǎn)過某一角度，停止在某一特定位置，在該位置只有預(yù)定波長的單色光能通過中間狹縫S2，而其他波長的單色光被擋??；通過中間狹縫S2的單色光由第二準(zhǔn)直物鏡16反射至第二光柵12再次衍射，再次衍射后的光譜由第二成像物鏡17反射至第二反射鏡18，由第二反射鏡18反射后的光束中最純凈的部分由出射狹縫S3輸出。上述雙單色器能夠?qū)崿F(xiàn)較低的雜散光，獲得較高的光學(xué)分辨率，但是，由于光學(xué)系統(tǒng)中設(shè)置了多塊反射鏡，機(jī)械結(jié)構(gòu)較大，從而導(dǎo)致使用該種光學(xué)系統(tǒng)的儀器整體體積龐大。如圖2所示，目前另一種較常用的自準(zhǔn)直雙單色器光學(xué)系統(tǒng)，包括布置在同一平面上的入射狹縫Si、中間狹縫S2和出射狹縫S3，以及第一光柵21、第二光柵22、第一反射鏡23、第一準(zhǔn)直物鏡M、第二準(zhǔn)直物鏡25和第二反射鏡26。入射光束經(jīng)第一反射鏡23反射后由入射狹縫Sl入射到第一準(zhǔn)直物鏡M上，經(jīng)其準(zhǔn)直后反射到第一光柵21，發(fā)束在第一光柵21上衍射后的光束再次由第一準(zhǔn)直物鏡M準(zhǔn)直并反射后，所需要的單色光經(jīng)中間狹縫S2入射到第二準(zhǔn)直物鏡25，經(jīng)第二準(zhǔn)直物鏡25準(zhǔn)直后反射到第二光柵22上再次衍射， 再次衍射后的光束經(jīng)第二準(zhǔn)直物鏡25準(zhǔn)直并反射，所需要的單色光由出射狹縫S3輸出，再由第二反射鏡26反射出去。該種自準(zhǔn)直雙單色器能夠?qū)崿F(xiàn)較高分辨率，并且由于只包括少量的反射鏡，所以機(jī)械結(jié)構(gòu)相對(duì)較小，采用該自準(zhǔn)直雙單色器的儀器體積大幅度減少。但眾所周知，這種自準(zhǔn)直雙單色器光學(xué)系統(tǒng)的雜散光指標(biāo)比較差，而且該雜散光指標(biāo)的提升有限。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種不但體積小，而且分辨率高、雜散光低的雙單色器光學(xué)系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案本實(shí)用新型所述的雙單色器光學(xué)系統(tǒng)，包括入射狹縫、中間狹縫、出射狹縫、第一光柵、第二光柵、準(zhǔn)直物鏡和成像物鏡，其中，所述第一光柵是凹面光柵，入射光束通過所述入射狹縫射入所述第一光柵進(jìn)行衍射而形成一次衍射光束，該一次衍射光束中所需要的單色光通過所述中間狹縫，經(jīng)所述準(zhǔn)直物鏡準(zhǔn)直并反射到所述第二光柵上，在該第二光柵再次進(jìn)行衍射而形成二次衍射光束，該二次衍射光束經(jīng)所述成像物鏡聚焦后，由所述出射狹縫輸出。所述第一光柵、所述準(zhǔn)直物鏡、所述第二光柵和所述成像物鏡的中心在同一平面上，并且首尾順序布置。所述的光學(xué)系統(tǒng)還包括用于改變由所述出射狹縫輸出的單色光方向的至少一塊反射鏡和/或折射鏡。從上述技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型的雙單色器光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是由于本實(shí)用新型雙單色器光學(xué)系統(tǒng)中的一個(gè)單單色器光學(xué)系統(tǒng)采用了凹面光柵，所以該單單色器光學(xué)系統(tǒng)不必設(shè)置準(zhǔn)直物鏡和成像物鏡，因此，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，從而使得本實(shí)用新型的雙單色器光學(xué)系統(tǒng)的整體布局緊湊，占用空間減小，進(jìn)而可以減小采用本實(shí)用新型的雙單色器光學(xué)系統(tǒng)的分光光度計(jì)等光學(xué)儀器的體積；由于本實(shí)用新型雙單色器光學(xué)系統(tǒng)， 光束從入射狹縫射入，從出射狹縫射出，在整個(gè)路徑中的反射次數(shù)比較少，因此，本實(shí)用新型的雙單色器光學(xué)系統(tǒng)不僅能有效降低雜散光，同時(shí)在分光光度計(jì)中使用時(shí)能達(dá)到較高的分辨率，能量利用率高。通過以下參照附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的說明，本實(shí)用新型的上述以及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更加明顯。

圖1是現(xiàn)有一種雙單色器光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有的自準(zhǔn)直雙單色器光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型的雙單色器光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是利用光學(xué)軟件模擬本實(shí)用新型的雙單色器光學(xué)系統(tǒng)圖；圖5表示利用光學(xué)軟件模擬本實(shí)用新型的雙單色器光學(xué)系統(tǒng)在550nm時(shí)的點(diǎn)列圖。
具體實(shí)施方式
下面將詳細(xì)描述本實(shí)用新型的具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的實(shí)施例只用于舉例說明，并不用于限制本實(shí)用新型。如圖3所示，本實(shí)用新型的雙單色器光學(xué)系統(tǒng)，包括入射狹縫Si、中間狹縫S2、出射狹縫S3、第一光柵31、第二光柵32、準(zhǔn)直物鏡34和成像物鏡35。其中，第一光柵31是凹面光柵。由入射狹縫Si、第一光柵31和中間狹縫S2構(gòu)成一個(gè)單單色器光學(xué)系統(tǒng)；由中間狹縫S2、準(zhǔn)直物鏡34、第二光柵32、成像物鏡35和出射狹縫S3構(gòu)成另一個(gè)單單色器光學(xué)系統(tǒng)。兩個(gè)單單色器光學(xué)系統(tǒng)共用一個(gè)中間狹縫S2。入射光束通過入射狹縫Sl射入第一光柵31進(jìn)行衍射而形成一次衍射光束，該一次衍射光束中所需要的單色光通過中間狹縫S2 經(jīng)準(zhǔn)直物鏡34準(zhǔn)直并反射到第二光柵32上，在該第二光柵32再次進(jìn)行衍射而形成二次衍射光束，該二次衍射光束經(jīng)成像物鏡35聚焦后，由出射狹縫S3輸出。由出射狹縫S3射出的單色光，如果不能直接到達(dá)分光光度計(jì)的樣品池，則可以通過一系列反射鏡或者折射鏡， 或者二者同時(shí)使用，改變方向后通過分光光度計(jì)的樣品池，然后到達(dá)接收器就可以進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)量了。本實(shí)用新型的雙單色器光學(xué)系統(tǒng)具有較高的分辨率和較低的雜散光；同時(shí)整個(gè)雙單色器光學(xué)系統(tǒng)僅包括數(shù)量較少的反射鏡，所以光的能量較高，而且結(jié)構(gòu)緊湊、體積小。本實(shí)用新型中，為了進(jìn)一步降低雜散光，可以使第一光柵31、準(zhǔn)直物鏡34、第二光柵32和成像物鏡35的中心在同一水平面上，并且首尾順序布置，當(dāng)然，其他的布置方式，如交叉布置也是可行的。如圖4所示，由鎢燈或氘燈等光源發(fā)出的光束經(jīng)聚光鏡36匯聚后由入射狹縫Sl 進(jìn)入本實(shí)用新型的雙單色器光學(xué)系統(tǒng)，入射到第一光柵31 (凹面光柵)衍射后，通過中間狹縫S2，經(jīng)準(zhǔn)直物鏡34后，入射到第二光柵32再次衍射后，再經(jīng)成像物鏡35聚焦后由出射狹縫S3輸出。如圖5所示，利用光學(xué)設(shè)計(jì)軟件kmax模擬本實(shí)用新型的雙單色器光學(xué)系統(tǒng)在 550nm時(shí)的光斑非常細(xì)小，因此，本實(shí)用新型的雙單色器光學(xué)系統(tǒng)不僅能有效降低雜散光， 同時(shí)在分光光度計(jì)中使用時(shí)能達(dá)到較高的分辨率，能量利用率高。雖然已參照幾個(gè)典型實(shí)施例描述了本實(shí)用新型，但應(yīng)當(dāng)理解，所用的術(shù)語是說明和示例性、而非限制性的術(shù)語。由于本實(shí)用新型能夠以多種形式具體實(shí)施而不脫離實(shí)用新型的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例不限于任何前述的細(xì)節(jié)，而應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求1.一種雙單色器光學(xué)系統(tǒng)，包括入射狹縫(Si)、中間狹縫(S2)、出射狹縫(S3)、第一光柵(31)、第二光柵(32)、準(zhǔn)直物鏡(34)和成像物鏡(35)，其特征在于，所述第一光柵(31) 是凹面光柵，入射光束通過所述入射狹縫(Si)射入所述第一光柵(31)進(jìn)行衍射而形成一次衍射光束，該一次衍射光束中所需要的單色光通過所述中間狹縫(S2)，經(jīng)所述準(zhǔn)直物鏡 (34)準(zhǔn)直并反射到所述第二光柵(3 上，在該第二光柵(3 再次進(jìn)行衍射而形成二次衍射光束，該二次衍射光束經(jīng)所述成像物鏡(3 聚焦后，由所述出射狹縫(S； )輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙單色器光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一光柵(31)、所述準(zhǔn)直物鏡(34)、所述第二光柵(3 和所述成像物鏡(3 的中心在同一平面上，并且首尾順序布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙單色器光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述的光學(xué)系統(tǒng)還包括用于改變由所述出射狹縫(S3)輸出的單色光方向的至少一塊反射鏡和/或折射鏡。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種雙單色器光學(xué)系統(tǒng)，包括入射狹縫、中間狹縫、出射狹縫、第一光柵、第二光柵、準(zhǔn)直物鏡和成像物鏡，所述第一光柵是凹面光柵，入射光束通過所述入射狹縫射入所述第一光柵進(jìn)行衍射而形成一次衍射光束，該一次衍射光束中所需要的單色光通過所述中間狹縫，經(jīng)所述準(zhǔn)直物鏡準(zhǔn)直并反射到所述第二光柵上，在該第二光柵再次進(jìn)行衍射而形成二次衍射光束，該二次衍射光束經(jīng)所述成像物鏡聚焦后，由所述出射狹縫輸出。該雙單色器光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，具有較高的分辨率，并且能量利用率高。
文檔編號(hào)G01J3/18GK202101757SQ201120192208
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月9日
發(fā)明者趙躍鵬 申請(qǐng)人:北京普析通用儀器有限責(zé)任公司