专利名称：激光诱导水体荧光污染监测仪的分光系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于环境检测技术与分析，具体涉及一种激光诱导水体荧光污染监测仪的分光光路结构。
现有技术激光诱导荧光水体污染监测技术是集光学遥感技术、光谱学、分析化学、电子技术和计算机技术于一体的高科技知识的复杂技术，它可以实现水体中有机污染物的有效监测，更重要的是该技术组成的仪器可以机载和船载对痕量有机物和水中油污进行大范围监测。通常，激光诱导荧光水体污染监测系统的荧光回波信号较弱。如何获得较大的荧光信号强度是进行水体中有机污染物有效监测的一个关键。传统的光学分光与信号探测系统主要有1、使用窄带滤光片进行特定波长荧光信号的接收，将光学系统接收到的荧光信号用光纤或分束片分成多束，经准直后通过各种特定波长的滤光片进行滤光，然后进入光电倍增管进行探测，实现有机污染物特征荧光光谱信号的提取与浓度的量化。其缺点是荧光信号较弱，分成多束后，使得每束的荧光信号更弱，使荧光信号的分辨率大大降低；必须使用多个探测器进行不同污染物荧光信号的探测，由于相同型号的光电倍增管之间也存在着响应特性的差异，在进行校准时较困难；将接收到的荧光信号分成多束，经过分束的光信号强弱之间存在着较大差异，不能够保证分束后的光强相同，这就给信号的校准增加了难度。2、使用单色仪扫描进行不同波长下荧光信号的探测，探测器可以使用ICCD或光电倍增管，由于ICCD探测灵敏度低于光电信增管，所以在探测微弱的荧光信号时，为了提高探测的灵敏度，通常均采用光电倍增管进行探测。利用这种方法进行探测，可以使用同一个探测器装置，不存在探测器性能不同情况下的校准问题，但是，单色仪扫描速度较慢，虽然可以实现不同波长下荧光信号的探测，但是其体积庞大，在机载或船载的仪器上使用，不够灵活，实用新型的内容本实用新型针对上述传统的分光与探测系统存在缺点，给出了新型的分光系统，避免了传统的分束、多个探测器探测所存在的校准困难问题，既不需要使明多束光纤分光、多个光电倍增管探测器探测，也不需要使用体积庞大的单色仪进行分光。不仅使所探测到的荧光信号灵敏度提高，而且大大加快了系统的探测速度。
本实用新型的技术方案如下激光诱导水体荧光污染监测仪的分光系统，其特征在于其光路结构为在望远镜箱体上安装有激光器，分别在激光器前方及望远镜筒中央固定安装倾斜45度且相互平行的平面反射镜，两平面反射镜之间有扩束镜安装在望远镜箱体，镜筒上开有通孔，激光器发出激光经反射镜反射并经扩束镜和镜筒上的通孔，经反射镜反射到水体中；望远镜接收后向散射的荧光信号的光路是，在一密闭箱体中依次安装有光阑、光束准直镜和分光及滤光系统、光电倍增管，分光及滤光系统是一个滤光片轮，滤光片轮由电机驱动，电机安装在箱体上，滤光片轮安装二至四片滤光片。
本实用新型采用了一旋转滤光片轮，由步进电机进行控制，将所需波长的滤光片安装在滤光片轮上，通过滤光片轮的旋转来进行特定波长荧光的选择接收，实现了接收荧光信号的分光探测，而且只使用了一个光电倍增管探测器，大大地简化了探测与分光器件，克服了已有技术分光不均、校准困难、速度慢及体积庞大等问题，提高了探测的灵敏度，实现了信号的有效测量。
本实用新型被应用于环境水体污染激光诱导荧光非接触监测系统中，使用了四个不同波长的滤光片进行荧光信号的接收，其技术指标如下1、测精度100％；2、测灵敏度与光纤分光相比提高4倍(对分光4束)；3、探测速度6.5次/s。
图1是本实用新型光路结构示意图。
图2是本实用新型滤光片轮结构示意图。
图3是本实用新型滤光片轮安装结构示意图。
具体实施方式
参见图1~3。
图中各器件标号
1、激光器，2、反射镜，3、扩束镜，4、望远镜，5、光阑，6、光束准直镜，7、分光及滤光系统，8、光电倍增管，9、光电倍增管高压电源，10、控制、采集处理及显示系统，11、滤光片轮，12、滤光片，13、步进电机，14、反射镜，15、通孔，16、箱体，17、保护玻璃。
激光诱导水体荧光污染监测仪的分光系统，其特征在于其光路结构为在望远镜4箱体上安装有激光器1，分别在激光器1前方及望远镜筒中央固定安装倾斜45度且相互平行的平面反射镜2、14，两平面反射镜2、14之间有扩束镜3安装在望远镜4箱体，镜筒上开有通孔15，激光器1发出激光经反射镜2反射并经扩束镜3和镜筒上的通孔15，经反射镜14反射到水体中；望远镜4接收后向散射的荧光信号的光路是，在一密闭箱体16中依次安装有光阑5、光束准直镜6和分光及滤光系统7、光电倍增管8，分光及滤光系统7是一个滤光片轮11，滤光片轮11由电机13驱动，电机13安装在箱体16上，滤光片轮11安装二至四片滤光片12。
由激光器1发出激发光，经反射镜2反射和扩束镜3扩束后打入水体中，利用望远镜4接收后向散射的荧光信号，经光阑5滤除杂散光和光束准直镜6准直后到达分光及滤光系统7，然后由光电倍增管8进行探测。控制、采集处理及显示系统10进行工作控制，并进行数据的采集、处理以及显示。
根据所需探测的荧光信号，由控制、采集处理及显示系统10发出指令驱动步进电机13，让其带动滤光片轮11旋转到指定波长滤光片12处，然后再由控制、采集处理及显示系统10发出指令控制激光器1激发光的输出，根据1/4激发/接收系统与水面的距离延时后控制光电倍增管8中门控的开启，以进行荧光信号的接收，然后光电倍增管8中的信号传到控制、采集处理及显示系统10中进行数据处理与显示。此过程即为通过控制滤光片轮的旋转来进行特定滤光片波长的选择，以进行特定波长荧光物质的探测。
权利要求1.激光诱导水体荧光污染监测仪的分光系统，其特征在于其光路结构为在望远镜箱体上安装有激光器，分别在激光器前方及望远镜筒中央固定安装倾斜45度且相互平行的平面反射镜，两平面反射镜之间有扩束镜安装在望远镜箱体，镜筒上开有通孔，激光器发出激光经反射镜反射并经扩束镜和镜筒上的通孔，经反射镜反射到水体中；望远镜接收后向散射的荧光信号的光路是，在一密闭箱体中依次安装有光阑、光束准直镜和分光及滤光系统、光电倍增管，分光及滤光系统是一个滤光片轮，滤光片轮由电机驱动，电机安装在箱体上，滤光片轮安装二至四片滤光片。
专利摘要本实用新型是将接收到的荧光信号直接打到滤光片上，不需光纤分束，由步进电机带动滤光片轮的旋转进行特定波长荧光的选择接收，而且只使用了一个光电倍增管进行荧光信号的探测。与传统的分光与探测系统相比，避免了传统的分束、多个探测器探测所带来的分光不均、校准困难及体积庞大等问题，该系统大大地简化了分光与探测器件，提高了探测的灵敏度，实现了信号的有效测量。
文档编号G02B27/46GK2819244SQ20052007147
公开日2006年9月20日 申请日期2005年5月8日 优先权日2005年5月8日
发明者赵南京, 刘文清, 李宏斌, 丁志群, 张玉钧, 刘建国, 魏庆农, 胡明勇, 崔志成, 杨立书 申请人:中国科学院安徽光学精密机械研究所