CN209640200U - 一种全光谱透射率快速测量仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全光谱透射率快速测量仪，包括壳体、调节平台、氘卤组合灯、氘卤灯一体电源、光纤光谱仪、积分球和立架；所述氘卤组合灯、氘卤灯一体电源和光纤光谱仪均设置在壳体内侧；调节平台设置在壳体顶部；积分球位于调节平台下方；立架设置在壳体顶部；所述氘卤组合灯包括氘灯装置、卤灯装置、第一平凸透镜组、第二平凸透镜组和组合灯SMA座；沿着光路走向所述卤灯装置、第一平凸透镜组、氘灯装置、第二平凸透镜组和组合灯SMA座同轴设置。本实用新型公开的全光谱透射率快速测量仪设计合理结构简单，而且高精度高稳定性，测试位置灵活可调，适合推广使用。

Description

一种全光谱透射率快速测量仪

技术领域

本实用新型涉及光谱检测仪装置领域，具体涉及一种全光谱透射率快速测量仪。

背景技术

光谱透射率是指从光学系统出射的辐射光通量与投射到光学系统的辐射光通量之比，反映了整个光学系统的辐射光通量损耗的参考标准。但是，目前国内对透射率的检测存在以下问题：

1）外部光源直接与镜头相连，光由镜头射出照射在物品上，检测光由积分球接收后交给光谱仪分析检测，但是此结构效率低、光强较弱、没有视觉观察、光斑较大（2～5mm）；

2）光斑大小由平台孔决定，无法灵活的调节，传播过程中会造成大量的能量浪费，使检测不准确；

3）未设调焦机构，主要是靠样品夹持机构的加工精度来保证聚焦准确，可测样品的厚度很有限，因而不能灵活测量不同厚度的样品。

如专利申请号CN94212674.2中公开了一种以半导体激光器产生的微束光作光源，该光源发散角极小，光斑面积即为测量面积，测量精度高，但每次检测到的光谱范围很小，必须更换不同的激光器才能看到不同的光谱范围，操作繁琐且不能满足人们对宽光谱甚至全光谱透射率测量的需求。

发明内容

本实用新型提供了一种光斑大小可调、样品尺寸自由选择，测试样片的位置灵活可调的全光谱透射率快速测量仪，以解决上述技术问题。

为解决上述所述的技术问题，本实用新型提供以下技术方案：一种全光谱透射率快速测量仪，包括壳体、调节平台、氘卤组合灯、氘卤灯一体电源、光纤光谱仪、积分球和立架；所述氘卤组合灯、氘卤灯一体电源和光纤光谱仪均设置在壳体内侧；调节平台设置在壳体顶部；积分球位于调节平台下方；立架设置在壳体顶部；所述氘卤组合灯包括氘灯装置、卤灯装置、第一平凸透镜组、第二平凸透镜组和组合灯SMA座；沿着光路走向所述卤灯装置、第一平凸透镜组、氘灯装置第二平凸透镜组和组合灯SMA座同轴设置。

优选的，所述调节平台采用二维整体电控平移台；所述调节平台上设有一个积分球入光孔。

优选的，所述第一平凸透镜组由K9光学玻璃制成。

优选的，所述第二平凸透镜组由远紫外光学石英玻璃制成。

优选的，所述壳体前部设有氘灯开关、卤素灯开关和灯源总开关，氘灯开关、卤素灯开关和灯源总开关由左至右依次设置；所述壳体后部设有一个风扇，用于为测量仪散热。

优选的，所述立架上设有一个升降结构块；所述升降结构块上设有一块聚焦透镜结构块；所述聚焦透镜结构块与所述氘卤组合灯之间通过光纤连接。

优选的，所述聚焦透镜结构块由远紫外光学石英玻璃制成。

优选的，所述全光谱透射率快速测量仪还包括电路控制装置，所述电路控制装置与氘卤组合灯、氘卤灯一体电源、光纤光谱仪和调节平台电路连接。

本实用新型与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1）使用氘卤组合灯作为照明光源（即在一个通道里整合了连续的氘灯和卤素灯连续光谱），使整合后的光谱能够很好的提供了从190nm到2500nm波段的连续输出，并且其中氘灯卤素灯可单独开启，而且卤素灯的输出光谱强度可调节，操作简单，适用于不同的情况下对不同光谱范围的需要，该氘卤组合灯有效的避免了光纤耦合效率差的问题，提供了稳定连续的输出；

2）使用灯源准直后作为照明光源：由于光有发散角，强度不均匀，而使用积分球作为匀光器，对透射光谱进行光束整形，均匀的光斑使得测量数据更加的准确、可靠，具体的在输出孔处增加一组聚焦透镜，使汇聚出来的光束出射角更小，能量更强，进一步提高测量结果的准确性；

3）采用升降结构块作为调焦机构，可根据样品的厚度调节检测光斑，可避免实际测量面积的改变，所以本实用新型可适用于不同尺寸的样品测量；

4）采用二维整体电控平移台作为整个装置的调节平台，其中二维整体电控平移台是通过驱动器控制步进电机进行平台位置的移动，步进电机步距值不受各种干扰因素的影响、误差不长期积累而且控制性能好，具有有较好的位置精度和运动的重复性；

5）本实用新型可以通过USB接口连接外接设备计算机，具体的计算机通过USB发送指令到光纤光谱仪，光纤光谱仪通过串口通信发送指令给二维整体电控平移台，二维整体电控平移台处理完发送对应脉冲到步进电机驱动器，步进电机驱动器再发送模拟信号到X轴的步进电机和Y轴的步进电机控制样品的位置，从而可以采集到样品不同位置的数据，该设计可以灵活精确测试样品的不同位置的透射率，避免手动取放造成的误差，更好的匹配了不同尺寸样品的测试，测量相对于单点测量具有更可靠的测量准确性。

附图说明

图1为本实用新型实施例三维立体视图；

图2为本实用新型实施例氘卤组合灯正视图；

图3为本实用新型实施例内部结构俯视图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

请参阅附图所示：一种全光谱透射率快速测量仪，包括壳体1、调节平台2、氘卤组合灯3、氘卤灯一体电源4、光纤光谱仪5、积分球6和立架7，其中氘卤组合灯3、氘卤灯一体电源4和光纤光谱仪均5设置在壳体1内侧；调节平台2设置在壳体1顶部；积分球6位于调节平台2下方；立架7设置在壳体1顶部；所述氘卤组合灯3包括氘灯装置31、卤灯装置32、第一平凸透镜组33、第二平凸透镜组34和组合灯SMA座35；沿着光路走向所述氘灯装置31、卤灯装置32、第一平凸透镜组33、第二平凸透镜组34和组合灯SMA座35同轴设置。

具体的实用时，启动设置在壳体1上的灯源总开关11，开启氘灯开关12，开启卤素灯开关13，20w卤灯装置32中的卤素灯发射出的光经过一组K9光学玻璃制成的第一平凸透镜组33汇聚到穿孔式氘灯装置31的出光孔处，并跟氘灯装置31上的氘灯发射出来的光一起经过一组远紫外光学石英玻璃制成的第二平凸透镜组34汇聚到光纤入口处。本实用新实用时使用者可以根据自己需要的光谱范围选择单独开启氘灯开关7或者卤素灯开关8，在启用灯源总开关11设置在壳体1上的风扇14同时启动工作，将壳体1内侧元件所产生的热量及时排出，保证元件的使用寿命。

汇聚到光纤入口处的光源通过光纤（光纤设置在立架内侧，此处为示出）传输至立架上的聚焦透镜的结构块71，具体的光源到达立架设置的一组远紫外光学石英玻璃制成的聚焦透镜的结构块71后变成一股发散角很小的光束，接着投射在积分球6入光孔10上形成很小的光斑。入光孔10上覆盖一层薄薄的远紫外光学石英材料制成的玻璃片。其中结构块6可上下调节，然后用小螺丝固定，这样可适用不同厚度样品的测量。

其中在使用过程中当需要采集样品的不同位置时，外接设备计算机通过USB接口发送指令给光纤光谱仪5，光纤光谱仪5通过串口通信发送指令给二维整体电控平移台，通过调节X轴的步进电机13和Y轴的步进电机14控制样品的位置，从而可以采集到样品不同位置的数据。

光线在积分球6内部被均匀反射及漫射后从输出孔输出，此时输出孔输出的光线是相当均匀的漫射光束。该光束经过输出孔安装的一组聚焦透镜处理后，出光角变小，能量变强，然后耦合进入光纤光谱仪5中，在光纤光谱仪5中实现处理、显示和存储。而由的光纤光谱仪5进行光谱检测接收，分光、成像、由CCD阵列将光信号转化为电信号后，再将电信号由数据接口传送至计算机进行处理。

进一步的，所述全光谱透射率快速测量仪还包括用于控制整个仪器运作的电路控制装置（未示出），所述电路控制装置与氘卤组合灯3、氘卤灯一体电源4、光纤光谱仪5和调节平台2电路连接，氘卤灯一体电源4为整个氘卤组合灯3光纤光谱仪5和调节平台2提供电压。

综上所述，本实用新型采用氘卤组合灯作为照明光源（即在一个通道里整合了连续的氘灯和卤素灯连续光谱），使整合后的光谱能够很好的提供了从190nm到2500nm波段的连续输出，并且其中氘灯卤素灯可单独开启，而且卤素灯的输出光谱强度可调节，操作简单，适用于不同的情况下对不同光谱范围的需要，该氘卤组合灯有效的避免了光纤耦合效率差的问题，提供了稳定连续的输出；同时采用升降结构块作为调焦机构和二维整体电控平移台作为整个装置的调节平台，这样既可以根据样品的厚度调节检测光斑，可避免实际测量面积的改变，而且具有有较好的位置精度和运动的重复性，最后还通过USB接口连接外接设备计算机，通过计算机通发送指令到光纤光谱仪5，光纤光谱仪5通过串口通信发送指令给二维整体电控平移台，二维整体电控平移台处理完发送对应脉冲到步进电机驱动器，步进电机驱动器再发送模拟信号到X轴的步进电机和Y轴的步进电机控制样品的位置，从而可以采集到样品不同位置的数据，该设计可以灵活精确测试样品的不同位置的透射率，避免手动取放造成的误差，更好的匹配了不同尺寸样品的测试，测量相对于单点测量具有更可靠的测量准确性。整个设计合理结构简单，而且高精度高稳定性，测试位置灵活可调，适合推广使用。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，技术人员阅读本申请说明书后依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均未脱离本实用新型申请待批权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种全光谱透射率快速测量仪，其特征在于，包括壳体、调节平台、氘卤组合灯、氘卤灯一体电源、光纤光谱仪、积分球和立架；所述氘卤组合灯、氘卤灯一体电源和光纤光谱仪均设置在壳体内侧；调节平台设置在壳体顶部；积分球位于调节平台下方；立架设置在壳体顶部；所述氘卤组合灯包括氘灯装置、卤灯装置、第一平凸透镜组、第二平凸透镜组和组合灯SMA座；沿着光路走向所述卤灯装置、第一平凸透镜组、氘灯装置、第二平凸透镜组和组合灯SMA座同轴设置。

2.根据权利要求1所述的一种全光谱透射率快速测量仪，其特征在于，所述调节平台采用二维整体电控平移台；所述调节平台上设有一个积分球入光孔。

3.根据权利要求1所述的一种全光谱透射率快速测量仪，其特征在于，所述第一平凸透镜组由K9光学玻璃制成。

4.根据权利要求1所述的一种全光谱透射率快速测量仪，其特征在于，所述第二平凸透镜组由远紫外光学石英玻璃制成。

5.根据权利要求1所述的一种全光谱透射率快速测量仪，其特征在于，所述壳体前部设有氘灯开关、卤素灯开关和灯源总开关，氘灯开关、卤素灯开关和灯源总开关由左至右依次设置；所述壳体后部设有一个风扇，用于为测量仪散热。

6.根据权利要求1所述的一种全光谱透射率快速测量仪，其特征在于，所述立架上设有一个升降结构块；所述升降结构块上设有一块聚焦透镜结构块；所述聚焦透镜结构块与所述氘卤组合灯之间通过光纤连接。

7.根据权利要求6所述的一种全光谱透射率快速测量仪，其特征在于，所述聚焦透镜结构块由远紫外光学石英玻璃制成。

8.根据权利要求1所述的一种全光谱透射率快速测量仪，其特征在于，所述全光谱透射率快速测量仪还包括电路控制装置，所述电路控制装置与氘卤组合灯、氘卤灯一体电源、光纤光谱仪和调节平台电路连接。