基于moems技术的空间调制傅里叶变换红外光谱仪的制作方法
【专利摘要】基于MOEMS技术的空间调制傅里叶变换红外光谱仪，涉及光谱分析仪器领域，解决现有技术中采用FTIR体积、重量较大，且在线可靠性受到限制的问题，本发明的红外光谱仪基于迈克尔逊干涉仪原理，采用两个正交放置的多级阶梯反射镜来取代系统中的动镜系统和定镜，在实现系统静态化的同时使系统的可靠性，可重复性，实时性都得到了很大的提高，便于实现对未知物进行实时的和在线的测量；采用一个栅格型分束器代替了传统的傅里叶变换光谱仪中的分束器和补偿板，在实现系统轻量化，采用一个微透镜阵列代替了传统傅里叶变换光谱仪中的缩束系统，有利于更好地满足光谱仪轻量化和微小型化的需求。
【专利说明】基于MOEMS技术的空间调制傅里叶变换红外光谱仪
【技术领域】
[0001]本发明属于光谱分析仪器领域，涉及一种新型空间调制红外傅里叶变换光谱仪系统，具体涉及一种基于MOEMS技术的空间调制傅里叶变换红外光谱仪。
【背景技术】
[0002]红外光谱仪器可进行高精度的光谱测量，进行定性或定量分析，可对未知物进行探测，因此在诸多领域得到了十分广泛的应用。当前，环境和安全监测、医疗分析检测、空间探测、气象或资源探测、军事地物侦察分析以及反恐防化等领域对高精度、微型化和轻量化的红外光谱分析系统有迫切需求。傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)具有多通道、辐射通量大、杂散光低、波数准确、精度高等优点，可实现对弱辐射体的高分辨率探测和分析研究。但目前普遍应用的FTIR体积、重量较大，不利于便携使用。对工作环境要求严格，而且运行维护费用昂贵。此外，由于大型FTIR中存在精密移动的反射镜，对仪器的使用和放置环境有严格要求，使仪器的在线监测可靠性受到限制。因此，迫切需要微型化、固态化的FTIR来解决这一问题。
【发明内容】
[0003]本发明解决现有技术中采用FTIR体积、重量较大，且在线可靠性受到限制的问题，提供一种基于MOEMS技术的空间调制傅里叶变换红外光谱仪。
[0004]基于MOEMS技术的空间调制傅里叶变换红外光谱仪，包括准直系统、样品池、干涉系统、微透镜阵列和红外探测器，所述干涉系统包括多级小阶梯微反射镜、栅格型分束器和多级大阶梯微反射镜；红外光源发出的光经准直系统准直成平行光，红外平行光经过样品池样品吸收后经栅格型分束器分成相干的两束光；一束光入射到多级大阶梯微反射镜上，并经多级大阶梯微反射镜反射到栅格型分束器，另一束光入射到多级小阶梯微反射镜上，并经多级小阶梯微反射镜反射到栅格型分束器；经栅格型分束器反射后的光经微透镜阵列后，在红外面阵探测器上获得干涉条纹。对干涉条纹做傅里叶变换就可以获得待测物的光谱信息。
[0005]设定多级小阶梯微反射镜的阶梯高度为d，阶梯数为n，多级大阶梯微反射镜的阶梯高度为nd，阶梯数为η ;光谱仪系统的光程差δ为:δ = 2nd ;微透镜阵列中微透镜的数
量为
【权利要求】
1.基于MOEMS技术的空间调制傅里叶变换红外光谱仪，包括准直系统(2)、样品池(3)、干涉系统(4)、微透镜阵列(5)和红外探测器(6)，其特征是，所述干涉系统(4)包括多级小阶梯微反射镜(8)、栅格型分束器(7)和多级大阶梯微反射镜(9);红外光源(I)发出的光经准直系统(2 )准直成平行光，红外平行光经过样品池(3 )样品吸收后经栅格型分束器(7 )分成相干的两束光；一束光入射到多级大阶梯微反射镜(9)上，并经多级大阶梯微反射镜(9)反射到栅格型分束器(7)，另一束光入射到多级小阶梯微反射镜(8)上，并经多级小阶梯微反射镜(8)反射到栅格型分束器(7);经栅格型分束器(7)反射后的光经微透镜阵列(5)后，在红外面阵探测器(6)上获得干涉图；对干涉图做傅里叶变换就可以获得待测物的光谱信息； 设定多级小阶梯微反射镜(8)的阶梯高度为d，阶梯数为n，多级大阶梯微反射镜(9)的阶梯高度为nd，阶梯数为η ;光谱仪系统的光程差δ为:δ = 2nd ;微透镜阵列中微透镜的数量为
2.根据权利要求1所述的基于MOEMS技术的空间调制傅里叶变换红外光谱仪，其特征在于，所述多级小阶梯微反射镜(8)和多级大阶梯微反射镜(9)的阶梯反射面镀有红外高反膜。
3.根据权利要求1所述的基于MOEMS技术的空间调制傅里叶变换红外光谱仪，其特征在于，所准直系统(2)采用三片式或者两片式的透镜结构，三片式结构的材料采用硒化锌和氟化钙的组合，两片式的结构采用硅和锗或者是硅和硒化锌红外材料的组合。
4.根据权利要求1所述的基于MOEMS技术的空间调制傅里叶变换红外光谱仪，其特征在于，所述多级大阶梯微反射镜(9)和多级小阶梯微反射镜(8)位于微透镜阵列(5)的前置焦点，红外探测器(6 )位于在微透镜阵列(5 )的后置焦点上。
5.根据权利要求1所述的基于MOEMS技术的空间调制傅里叶变换红外光谱仪，其特征在于，设多级大阶梯微反射镜(9)的阶梯高度为D，多级小阶梯微反射镜(8)的阶梯高度为d,阶梯数为n，则N=nd。阶梯高度应符合奈奎斯特采样定理，即如果系统的工作波长为入，则多级小阶梯微反射镜的阶梯高度必须小于
【文档编号】G01J3/02GK103913235SQ201410086521
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年3月10日 优先权日:2014年3月10日
【发明者】王维彪, 吕金光, 梁中翥, 梁静秋, 田超, 秦余欣, 陈成 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所