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光谱仪的微小型化 | |||||
作者:网络 论文来源:网络 点击数:401 更新时间:2007/4/11 | |||||
1引言
微光学、微电子、微机械的结合产生出一类新的应用范围很广的器件——微型光机电系统(MOEMS),它也是机、电、光、磁、化学、传感技术等多种技术的综合。MOEMS日益成为新的光学工具,已经对许多基于光学的仪器显示出应用前景。作为MOEMS的一种,微型光谱分析仪具有许多大型光谱仪所不具备的优点,如重量轻、体积小、探测速度快、使用方便、可集成化、可批量制造以及成本低廉等,像普通光谱仪一样微型光谱仪有着巨大的应用市场,可以应用在实验室化学分析、临床医学检验、工业监测、航空航天遥感等领域,因而引起了人们广泛的兴趣。 2采用新型滤光技术的微型光谱仪 声光可调滤光片(AOTF)是一种微型窄带可调滤光片,是光谱仪微型化的一个发展方向,它通过改变施加在某种晶体上的射频频率来改变通过滤光片的光波长,而通过AOTF光的强度可利用改变射频的功率进行精密、快速的调节。它的分辨率很高,目前可以达到0.0125nm,没有可动部件,波长调节速度快、灵活性高。 3利用光纤制作的微型光谱仪 光纤传感器的主要特点是具有很高的传输信息容量,可以同时反映出多元成分的多维信息,并通过波长、相位、衰减分布、偏振和强度调制、时间分辨、收集瞬时信息等来加以分辨,真正实现多道光谱分析和复合传感器阵列的设计,达到复杂混合物中特定分析对象的检测,这对电传感器和声传感器而言是望尘莫及的。光纤的探头直径可以小到与其传播的光波波长属于同一数量级,这样小巧的光纤探头可以直接插入那些非整直空间和无法采样的小空间(如活体组织、血管、细胞)中,对分析物进行连续检测。 4集成微型光谱仪 利用MEMS和MOEMS的微加工技术也可以制作出微型光谱仪。Gayiin M.Yee等人利用微机械加工方法直接在CCD成像器件上制作衍射光栅构成集成式微型光谱仪,得到的光谱仪系统衍射效率可以达到63%,色散率为1.7mm/像元,分辨率为74.4。 5结论 由于光谱仪的结构特点以及光谱仪广泛的应用领域,在微小光谱仪的研究中可以采用多种方法和多种思路。比如改善AOTF的波长覆盖范围、波长分辨率和通光本领,可以使它能应用于各种光谱化学分析,而用这样的元件可以制成结构简单、性能良好、成本低廉的光谱仪,或者使用分辨率较高的中阶梯光栅,与一般棱镜结合,进行交叉色散,可以得到分辨率很高的二维光谱图,所以可以根据微小光谱仪的本身特点和工作环境要求来进行设计。 | |||||
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