专利名称：基于lvf的分光光谱仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及物理光学领域、光谱仪器，具体讲涉及基于LVF(Linear Variable Filter)的新型分光光谱仪。
背景技术：
随着科技的发展，光谱仪器在各个领域都得到了广泛的应用。现有光谱仪器多是采用光栅或棱镜作为主要的色散元件，这些光谱仪的体积都较大，使用不方便。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种结构简单，体积小，系统稳定可靠，没有复杂光路，而且能够完成现有光谱仪器的基本功能的基于LVF的分光光谱仪。
本发明采用的技术方案是基于LVF的分光光谱仪构成为LVF光谱滤光片，将LVF滤光片固定在一维电动平移台的固定装置，一维电动平移台，控制一维电动平移台移动的控制系统。
所述LVF滤光片的固定装置，包括固定支架，固定支架用于使得LVF滤光片能够在一维电动平移台上固定，并且随着一维电动平移台运动，完成波长扫描，所述LVF滤光片的固定装置和一维电动平移台间，设置有将电动台放入使LVF与电动台组成一个整体的暗盒。
电动平移台系统组成为决定系统的位移精度，行程，负载，稳定性，适用环境和外形尺寸的平移台，主要决定驱动扭矩，分辨率，加减速度，信号处理等性能参数驱动电机和控制器。
所述的控制系统的构成为由内部存储有控制软件，用于实现参数设置、移动到指定波长及波长扫描功能的微控制器；通过数据线分别与微控制器连接的显示器、输入键盘、用于与外部设备和网络进行数据交换的通信接口和在微控制器的控制下通过驱动步进电机带动LVF移动，以完成光谱扫描以及滤光片的精确定位或自动线性可变的电机驱动装置；所述的微控制器、显示器、电机驱动装置和步进电机还分别与电源连接。
本发明具备以下效果本发明通过将微型的LVF(Linear Variable Filter)滤光片作为系统的色散元件，并基于LVF设计出一种全新的微型光谱仪，因而本发明具有结构简单，体积小，系统稳定可靠，没有复杂光路，而且能够完成现有光谱仪器的基本功能的特点。
图1本发明结构框2本发明的一种实施方式与显微镜的连接示意图具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明。
为解决上述技术问题，本发明用电动平移台的移动实现控制LVF的位置调整，并且通过单片机完成步进电机的步进控制，将其设计成一个完整光谱分析系统。只要指定所需的波长，单片机编程就可以控制步进电机的前进步数，从而带动LVF的位置移动，实现LVF指定波长的扫描。
整个LVF光谱分析仪是由四个部分组成的，如图1所示，(1)LVF光谱滤光片，(2)LVF滤光片的固定装置，(3)一维电动平移台，(4)控制系统所述LVF光谱滤光片，用于代替光栅或棱镜的色散系统，LVF滤光片可以把光的波长限定在一个特定的范围内。
所述LVF滤光片的固定装置，包括固定支架以及盒体，用于使得LVF滤光片能够在电动台上固定，并且随着平移台运动，完成波长扫描。另外，暗盒也是必需的，将电动台放入所设计的暗盒内，使LVF与电动台组成一个整体，使用方便。
所述一维电动平移台，实现真空、污染、无菌、辐射等各种环境下的自动线性位移控制。电动平移台系统基本由三部分组成平移台；驱动电机；控制器。驱动电机及控制器主要决定驱动扭矩，分辨率，加减速度，信号处理等性能参数。平移台则决定系统的位移精度，行程，负载，稳定性，适用环境，外形尺寸等。
所述的控制系统，由微控制器、通过数据线分别与微控制器连接的显示器、输入键盘、电机驱动装置和通信接口以及通过数据线与所述电机驱动装置连接的步进电机组成，所述的微控制器、显示器、电机驱动装置和步进电机还分别与电源连接。所述的微控制器内部存储有控制软件，用于实现参数设置、移动到指定波长及波长扫描功能。所述电机驱动装置在微控制器的控制下通过驱动步进电机带动LVF移动，以完成光谱扫描以及滤光片的精确定位或自动线性可变，所述的通讯接口用于与外部设备和网络进行数据交换。
光谱成像组合了光谱技术和数字成像技术，其装置由线性可调滤光片(LVF)、数字CCD照相机、照明光源和计算机及专用软件组成，其中由计算机控制的线性可调滤光片与CCD照相机连接构成了成像光谱仪。如图2所示，光谱成像首先要根据样品状况和检验目的，按照光学检验原理，选择照明光源和照明条件，在样品上形成适当的反射光亮度分布或荧光亮度分布。在成像记录时，计算机控制线性可调滤光片在一定范围内依次透过预先设定的多个等间距波长位置上的窄波段单色光，使样品在各个波段的反射光或荧光透过滤光片依次到达CCD感应器。计算机控制CCD感应器记录操作与滤光片透过单色光操作同步进行，使CCD感应器能够记录样品在相应波段的亮度分布，并将众多单色光亮度影像储存在计算机中形成光谱成像的光谱影像集。
光谱影像集的每幅单色影像记录了物体在相应波长的光亮度分布信息，单色影像的组合记录了物体在所有选定单色波段的光亮度分布信息。这些表达物体表面光谱亮度分布性质的信息可以由两个空间坐标(X，Y)和一个波长坐标(λ)构成的三维坐标描述。此外，光谱成像记录的影像也可以被想象成为一幅特殊的，其每个像点上不仅有这个像点对应物质的亮度值信息，还含有物质光谱信息的“光谱平面影像”。
通过专用的计算机软件程序可以将光谱影像集包含的光谱亮度分布信息转化为反映物体亮度分布性质的结果影像或反映物质光谱性质的曲线和数据，用于形态特征检验或物质化学成分鉴别两种用途。
光谱成像检验光谱范围范围宽，滤波范围约为300-750nm的紫外、可见和近红外光谱区。根据成像接收记录信息的属性，光谱成像检验分为反射光光谱成像和荧光光谱成像两大类型，前者记录样品在各个选定波长的反射光亮度分布，而后者记录样品在各个选定波长的荧光亮度分布。类似于常规成像检验技术，这两种类型的光谱成像方法各自显示物体表面不同的光谱亮度信息内容，适合不同的样品、检验目的和用途。
权利要求
1.一种基于LVF的分光光谱仪，其特征在于，基于LVF的分光光谱仪构成为LVF光谱滤光片，将LVF滤光片固定在一维电动平移台的固定装置，一维电动平移台，控制一维电动平移台移动的控制系统。
2.根据权利要求1所述的基于LVF的分光光谱仪，其特征在于，所述LVF滤光片的固定装置，包括固定支架，固定支架用于使得LVF滤光片能够在一维电动平移台上固定，并且随着一维电动平移台运动，完成波长扫描。
3.根据权利要求2所述的基于LVF的分光光谱仪，其特征在于，所述LVF滤光片的固定装置和一维电动平移台间，设置有将电动台放入使LVF与电动台组成一个整体的暗盒。
4.根据权利要求1所述的基于LVF的分光光谱仪，其特征在于，电动平移台系统组成为决定系统的位移精度，行程，负载，稳定性，适用环境和外形尺寸的平移台，主要决定驱动扭矩，分辨率，加减速度，信号处理等性能参数驱动电机和控制器。
5.根据权利要求1所述的基于LVF的分光光谱仪，其特征在于，所述的控制系统的构成为由内部存储有控制软件，用于实现参数设置、移动到指定波长及波长扫描功能的微控制器；通过数据线分别与微控制器连接的显示器、输入键盘、用于与外部设备和网络进行数据交换的通信接口和在微控制器的控制下通过驱动步进电机带动LVF移动，以完成光谱扫描以及滤光片的精确定位或自动线性可变的电机驱动装置；所述的微控制器、显示器、电机驱动装置和步进电机还分别与电源连接。
全文摘要
本发明涉及物理光学领域、光谱仪器，具体讲涉及基于LVF的新型分光光谱仪。为提供一种结构简单，体积小，系统稳定可靠，没有复杂光路，而且能够完成现有光谱仪器的基本功能的基于LVF的分光光谱仪，本发明采用的技术方案是基于LVF的分光光谱仪构成为LVF光谱滤光片，将LVF滤光片固定在一维电动平移台的固定装置，一维电动平移台，控制一维电动平移台移动的控制系统。本发明主要用于形态特征检验或物质化学成分鉴别两种用途。
文档编号G01J3/00GK1811381SQ20061001311
公开日2006年8月2日 申请日期2006年1月24日 优先权日2006年1月24日
发明者赵友全, 王锦, 范世福, 肖松山 申请人:天津大学