專利名稱：基于lvf的分光光譜儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物理光學(xué)領(lǐng)域、光譜儀器，具體講涉及基于LVF(Linear Variable Filter)的新型分光光譜儀。
背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展，光譜儀器在各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)有光譜儀器多是采用光柵或棱鏡作為主要的色散元件，這些光譜儀的體積都較大，使用不方便。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單，體積小，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，沒有復(fù)雜光路，而且能夠完成現(xiàn)有光譜儀器的基本功能的基于LVF的分光光譜儀。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是基于LVF的分光光譜儀構(gòu)成為LVF光譜濾光片，將LVF濾光片固定在一維電動平移臺的固定裝置，一維電動平移臺，控制一維電動平移臺移動的控制系統(tǒng)。
所述LVF濾光片的固定裝置，包括固定支架，固定支架用于使得LVF濾光片能夠在一維電動平移臺上固定，并且隨著一維電動平移臺運(yùn)動，完成波長掃描，所述LVF濾光片的固定裝置和一維電動平移臺間，設(shè)置有將電動臺放入使LVF與電動臺組成一個(gè)整體的暗盒。
電動平移臺系統(tǒng)組成為決定系統(tǒng)的位移精度，行程，負(fù)載，穩(wěn)定性，適用環(huán)境和外形尺寸的平移臺，主要決定驅(qū)動扭矩，分辨率，加減速度，信號處理等性能參數(shù)驅(qū)動電機(jī)和控制器。
所述的控制系統(tǒng)的構(gòu)成為由內(nèi)部存儲有控制軟件，用于實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置、移動到指定波長及波長掃描功能的微控制器；通過數(shù)據(jù)線分別與微控制器連接的顯示器、輸入鍵盤、用于與外部設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的通信接口和在微控制器的控制下通過驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)帶動LVF移動，以完成光譜掃描以及濾光片的精確定位或自動線性可變的電機(jī)驅(qū)動裝置；所述的微控制器、顯示器、電機(jī)驅(qū)動裝置和步進(jìn)電機(jī)還分別與電源連接。
本發(fā)明具備以下效果本發(fā)明通過將微型的LVF(Linear Variable Filter)濾光片作為系統(tǒng)的色散元件，并基于LVF設(shè)計(jì)出一種全新的微型光譜儀，因而本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，沒有復(fù)雜光路，而且能夠完成現(xiàn)有光譜儀器的基本功能的特點(diǎn)。


圖1本發(fā)明結(jié)構(gòu)框2本發(fā)明的一種實(shí)施方式與顯微鏡的連接示意圖具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明用電動平移臺的移動實(shí)現(xiàn)控制LVF的位置調(diào)整，并且通過單片機(jī)完成步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)控制，將其設(shè)計(jì)成一個(gè)完整光譜分析系統(tǒng)。只要指定所需的波長，單片機(jī)編程就可以控制步進(jìn)電機(jī)的前進(jìn)步數(shù)，從而帶動LVF的位置移動，實(shí)現(xiàn)LVF指定波長的掃描。
整個(gè)LVF光譜分析儀是由四個(gè)部分組成的，如圖1所示，(1)LVF光譜濾光片，(2)LVF濾光片的固定裝置，(3)一維電動平移臺，(4)控制系統(tǒng)所述LVF光譜濾光片，用于代替光柵或棱鏡的色散系統(tǒng)，LVF濾光片可以把光的波長限定在一個(gè)特定的范圍內(nèi)。
所述LVF濾光片的固定裝置，包括固定支架以及盒體，用于使得LVF濾光片能夠在電動臺上固定，并且隨著平移臺運(yùn)動，完成波長掃描。另外，暗盒也是必需的，將電動臺放入所設(shè)計(jì)的暗盒內(nèi)，使LVF與電動臺組成一個(gè)整體，使用方便。
所述一維電動平移臺，實(shí)現(xiàn)真空、污染、無菌、輻射等各種環(huán)境下的自動線性位移控制。電動平移臺系統(tǒng)基本由三部分組成平移臺；驅(qū)動電機(jī)；控制器。驅(qū)動電機(jī)及控制器主要決定驅(qū)動扭矩，分辨率，加減速度，信號處理等性能參數(shù)。平移臺則決定系統(tǒng)的位移精度，行程，負(fù)載，穩(wěn)定性，適用環(huán)境，外形尺寸等。
所述的控制系統(tǒng)，由微控制器、通過數(shù)據(jù)線分別與微控制器連接的顯示器、輸入鍵盤、電機(jī)驅(qū)動裝置和通信接口以及通過數(shù)據(jù)線與所述電機(jī)驅(qū)動裝置連接的步進(jìn)電機(jī)組成，所述的微控制器、顯示器、電機(jī)驅(qū)動裝置和步進(jìn)電機(jī)還分別與電源連接。所述的微控制器內(nèi)部存儲有控制軟件，用于實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置、移動到指定波長及波長掃描功能。所述電機(jī)驅(qū)動裝置在微控制器的控制下通過驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)帶動LVF移動，以完成光譜掃描以及濾光片的精確定位或自動線性可變，所述的通訊接口用于與外部設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
光譜成像組合了光譜技術(shù)和數(shù)字成像技術(shù)，其裝置由線性可調(diào)濾光片(LVF)、數(shù)字CCD照相機(jī)、照明光源和計(jì)算機(jī)及專用軟件組成，其中由計(jì)算機(jī)控制的線性可調(diào)濾光片與CCD照相機(jī)連接構(gòu)成了成像光譜儀。如圖2所示，光譜成像首先要根據(jù)樣品狀況和檢驗(yàn)?zāi)康?，按照光學(xué)檢驗(yàn)原理，選擇照明光源和照明條件，在樣品上形成適當(dāng)?shù)姆瓷涔饬炼确植蓟驘晒饬炼确植肌Ｔ诔上裼涗洉r(shí)，計(jì)算機(jī)控制線性可調(diào)濾光片在一定范圍內(nèi)依次透過預(yù)先設(shè)定的多個(gè)等間距波長位置上的窄波段單色光，使樣品在各個(gè)波段的反射光或熒光透過濾光片依次到達(dá)CCD感應(yīng)器。計(jì)算機(jī)控制CCD感應(yīng)器記錄操作與濾光片透過單色光操作同步進(jìn)行，使CCD感應(yīng)器能夠記錄樣品在相應(yīng)波段的亮度分布，并將眾多單色光亮度影像儲存在計(jì)算機(jī)中形成光譜成像的光譜影像集。
光譜影像集的每幅單色影像記錄了物體在相應(yīng)波長的光亮度分布信息，單色影像的組合記錄了物體在所有選定單色波段的光亮度分布信息。這些表達(dá)物體表面光譜亮度分布性質(zhì)的信息可以由兩個(gè)空間坐標(biāo)(X，Y)和一個(gè)波長坐標(biāo)(λ)構(gòu)成的三維坐標(biāo)描述。此外，光譜成像記錄的影像也可以被想象成為一幅特殊的，其每個(gè)像點(diǎn)上不僅有這個(gè)像點(diǎn)對應(yīng)物質(zhì)的亮度值信息，還含有物質(zhì)光譜信息的“光譜平面影像”。
通過專用的計(jì)算機(jī)軟件程序可以將光譜影像集包含的光譜亮度分布信息轉(zhuǎn)化為反映物體亮度分布性質(zhì)的結(jié)果影像或反映物質(zhì)光譜性質(zhì)的曲線和數(shù)據(jù)，用于形態(tài)特征檢驗(yàn)或物質(zhì)化學(xué)成分鑒別兩種用途。
光譜成像檢驗(yàn)光譜范圍范圍寬，濾波范圍約為300-750nm的紫外、可見和近紅外光譜區(qū)。根據(jù)成像接收記錄信息的屬性，光譜成像檢驗(yàn)分為反射光光譜成像和熒光光譜成像兩大類型，前者記錄樣品在各個(gè)選定波長的反射光亮度分布，而后者記錄樣品在各個(gè)選定波長的熒光亮度分布。類似于常規(guī)成像檢驗(yàn)技術(shù)，這兩種類型的光譜成像方法各自顯示物體表面不同的光譜亮度信息內(nèi)容，適合不同的樣品、檢驗(yàn)?zāi)康暮陀猛尽?br> 權(quán)利要求
1.一種基于LVF的分光光譜儀，其特征在于，基于LVF的分光光譜儀構(gòu)成為LVF光譜濾光片，將LVF濾光片固定在一維電動平移臺的固定裝置，一維電動平移臺，控制一維電動平移臺移動的控制系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LVF的分光光譜儀，其特征在于，所述LVF濾光片的固定裝置，包括固定支架，固定支架用于使得LVF濾光片能夠在一維電動平移臺上固定，并且隨著一維電動平移臺運(yùn)動，完成波長掃描。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于LVF的分光光譜儀，其特征在于，所述LVF濾光片的固定裝置和一維電動平移臺間，設(shè)置有將電動臺放入使LVF與電動臺組成一個(gè)整體的暗盒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LVF的分光光譜儀，其特征在于，電動平移臺系統(tǒng)組成為決定系統(tǒng)的位移精度，行程，負(fù)載，穩(wěn)定性，適用環(huán)境和外形尺寸的平移臺，主要決定驅(qū)動扭矩，分辨率，加減速度，信號處理等性能參數(shù)驅(qū)動電機(jī)和控制器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LVF的分光光譜儀，其特征在于，所述的控制系統(tǒng)的構(gòu)成為由內(nèi)部存儲有控制軟件，用于實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置、移動到指定波長及波長掃描功能的微控制器；通過數(shù)據(jù)線分別與微控制器連接的顯示器、輸入鍵盤、用于與外部設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的通信接口和在微控制器的控制下通過驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)帶動LVF移動，以完成光譜掃描以及濾光片的精確定位或自動線性可變的電機(jī)驅(qū)動裝置；所述的微控制器、顯示器、電機(jī)驅(qū)動裝置和步進(jìn)電機(jī)還分別與電源連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及物理光學(xué)領(lǐng)域、光譜儀器，具體講涉及基于LVF的新型分光光譜儀。為提供一種結(jié)構(gòu)簡單，體積小，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，沒有復(fù)雜光路，而且能夠完成現(xiàn)有光譜儀器的基本功能的基于LVF的分光光譜儀，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是基于LVF的分光光譜儀構(gòu)成為LVF光譜濾光片，將LVF濾光片固定在一維電動平移臺的固定裝置，一維電動平移臺，控制一維電動平移臺移動的控制系統(tǒng)。本發(fā)明主要用于形態(tài)特征檢驗(yàn)或物質(zhì)化學(xué)成分鑒別兩種用途。
文檔編號G01J3/00GK1811381SQ20061001311
公開日2006年8月2日 申請日期2006年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月24日
發(fā)明者趙友全, 王錦, 范世福, 肖松山 申請人:天津大學(xué)