本发明涉及光学成像领域，具体涉及一种用于短波紫外拉曼光谱探测的低噪声空间外差光谱仪。
背景技术：
拉曼光谱反映了分子内部结构和状态特性，具有“指纹”效应，是有机化合物结构解析的重要手段。在生物医学、化工分析、污染物监测等领域具有重要应用价值。
空间外差拉曼光谱仪具有高通量、宽视场、结构紧凑等有限，是近年来发展起来的重要拉曼光谱测试方法。短波紫外拉曼光谱具有激发效率高、荧光信号弱、背景噪声低、共振增强等优点，是拉曼光谱重要的发展方向之一。然而，当探测短波紫外光谱(200nm～300nm)时，波长只有可见近红外光的1/3～1/2，使得光栅的无效衍射级次倍增，且相邻衍射级次间夹角减小，这就增加了系统杂散光，降低系统的探测灵敏度，同时可能出现光谱伪峰，影响拉曼光谱探测的准确性。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种用于短波紫外拉曼光谱探测的低噪声空间外差光谱仪以克服现有技术存在的问题。通过在现有的迈克尔逊空间外差干涉结构中设置4f系统，有效抑制光栅无效衍射级次杂散光，提高短波紫外拉曼光谱探测的灵敏度与准确度。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案具体如下：
一种用于短波紫外拉曼光谱探测的低噪声空间外差光谱仪，包括延光路设置的前置物镜1、拉曼滤光片2、带光阑的分束镜3、第一准直物镜4、第一反射光栅5、第二准直物镜6、第二反射光栅7、第三准直物镜8和面阵相机9构成；其中带光阑的分束镜3的几何中心位于前置物镜的像面中心，同时也位于第一准直物镜4、第二准直物镜6和第三准直物镜8的前焦点位置；第一反射光栅5的几何中心位于第一准直物镜4的后焦点位置，第二反射光栅7的几何中心位于第二准直物镜6的后焦点位置，面阵相机9的光敏面位于第三准直物镜8的后焦面位置。
作为优选的技术方案，所述第一准直物镜4与所述第二准直物镜5是相同镜片。
作为优选的技术方案，所述第一反射光栅5与所述第二反射光栅6是相同光栅。
作为优选的技术方案，当拉曼光谱激发光源同频率激光入射系统时，所述第一反射光栅5的入射光与其法线夹角为littrow角，所述第二反射光栅6的入射光与其法线夹角为littrow角。
作为优选的技术方案，上述带光阑的分束镜3由分束镜镜和前后表面光阑构成，通过控制光阑尺寸实现对带光阑的分束镜3的通光宽度的调节。
作为优选的技术方案，所述分束镜由两片紫外石英光学玻璃或者两片紫外塑料玻璃构成。
作为优选的技术方案，所述两片镜片的结合处镀有短波紫外半透半反膜。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明的一种用于短波紫外拉曼光谱探测的低噪声空间外差光谱仪能够有效的抑制光栅产生的无效衍射级次杂散光，能够提高短波紫外拉曼光谱探测的信噪比，进而提高灵敏度；同时避免伪峰出现，提高短波紫外拉曼光谱探测的精度。
附图说明
图1为本发明一种用于短波紫外拉曼光谱探测的低噪声空间外差光谱仪的结构示意图。
图2本发明一种用于短波紫外拉曼光谱探测的低噪声空间外差光谱仪中带光阑的分束镜的结构示意图。
具体实施方式
实施例
如图1所示，一种用于短波紫外拉曼光谱探测的低噪声空间外差光谱仪，包括延光路设置的前置物镜(1)、拉曼滤光片(2)、带光阑的分束镜(3)、第一准直物镜(4)、第一反射光栅(5)、第二准直物镜(6)、第二反射光栅(7)、第三准直物镜(8)和面阵相机(9)构成；其中带光阑的分束镜(3)的几何中心位于前置物镜的像面中心，同时也位于第一准直物镜(4)、第二准直物镜(6)和第三准直物镜(8)的前焦点位置；第一反射光栅(5)的几何中心位于第一准直物镜(4)的后焦点位置，第二反射光栅(7)的几何中心位于第二准直物镜(6)的后焦点位置，面阵相机(9)的光敏面位于第三准直物镜(8)的后焦面位置。所有光学元件相对于基底同轴等高，即相对于光学平台或仪器底座同轴等高。
优选的，第一准直物镜(4)与第二准直物镜(5)的规格相同。
第一准直物镜(4)与第三准直物镜(8)构成4f系统，能够将第一反射光栅(5)的衍射光波面成像在面阵相机(9)的光敏面上；第二准直物镜(6)与第三准直物镜(8)构成4f系统，能够将第二反射光栅(7)的衍射光波面成像在面阵相机(9)的光敏面上。
第一反射光栅(5)与第二反射光栅(6)的规格相同；且当拉曼光谱激发光源同频率激光入射系统时，第一反射光栅(5)的入射光与其法线夹角为littrow角，第二反射光栅(6)的入射光与其法线夹角为littrow角。
如图2所示，带光阑的分束镜(3)由分束镜镜和前表面光阑(311)和后表面光阑(312)构成，通过控制光阑尺寸可以调节带光阑的分束镜(3)的通光宽度。分束镜(313)由两片紫外石英光学玻璃或者两片紫外塑料玻璃构成，并在两片镜片结合处镀膜短波紫外半透半反膜。
使用时，第一平面光栅(5)和第二平面光栅(7)会产生多个级次的衍射光束，只有一个有效衍射级次的光信号需要被探测。其他无效衍射衍射级次光信号如果进入面阵相机(9)，会形成杂散光和伪峰，影响短波紫外拉曼光谱探测灵敏度和精度。利用第一准直物镜(4)和第三准直物镜(8)构成的4f成像系统，配合带光阑的分束镜(3)能够将第一平面光栅(5)形成的无效衍射级次杂散光进行滤波处理。利用第二准直物镜(6)和第三准直物镜(8)构成的4f成像系统，配合带光阑的分束镜(3)能够将第二平面光栅(7)形成的无效衍射级次杂散光进行滤波处理。无效衍射级次杂散光光路走向如图1中虚线所示，均被带光阑的分束镜(3)有效阻隔，进而无法进入到面阵相机(9)。本发明能够有效的抑制光栅产生的无效衍射级次杂散光，能够提高短波紫外拉曼光谱探测的信噪比，进而提高灵敏度；同时避免伪峰出现，提高短波紫外拉曼光谱探测的精度。
1.一种用于短波紫外拉曼光谱探测的低噪声空间外差光谱仪，其特征在于：包括延光路设置的前置物镜(1)、拉曼滤光片(2)、带光阑的分束镜(3)、第一准直物镜(4)、第一反射光栅(5)、第二准直物镜(6)、第二反射光栅(7)、第三准直物镜(8)和面阵相机(9)构成；其中带光阑的分束镜(3)的几何中心位于前置物镜的像面中心，同时也位于第一准直物镜(4)、第二准直物镜(6)和第三准直物镜(8)的前焦点位置；第一反射光栅(5)的几何中心位于第一准直物镜(4)的后焦点位置，第二反射光栅(7)的几何中心位于第二准直物镜(6)的后焦点位置，面阵相机(9)的光敏面位于第三准直物镜(8)的后焦面位置。
2.根据权利要求1所述的一种用于短波紫外拉曼光谱探测的低噪声空间外差光谱仪，其特征在于：所述第一准直物镜(4)与所述第二准直物镜(5)是相同镜片。
3.根据权利要求1所述的一种用于短波紫外拉曼光谱探测的低噪声空间外差光谱仪，其特征在于：所述第一反射光栅(5)与所述第二反射光栅(6)是相同光栅。
4.根据权利要求3所述的一种用于短波紫外拉曼光谱探测的低噪声空间外差光谱仪，其特征在于：当拉曼光谱激发光源同频率激光入射系统时，所述第一反射光栅(5)的入射光与其法线夹角为littrow角，所述第二反射光栅(6)的入射光与其法线夹角为littrow角。
5.根据权利要求1所述的一种用于短波紫外拉曼光谱探测的低噪声空间外差光谱仪，其特征在于：上述带光阑的分束镜(3)由分束镜镜和前后表面光阑构成，通过控制光阑尺寸实现对带光阑的分束镜(3)的通光宽度的调节。
6.根据权利要求1所述的一种用于短波紫外拉曼光谱探测的低噪声空间外差光谱仪，其特征在于：所述分束镜由两片紫外石英光学玻璃或者两片紫外塑料玻璃构成。
7.根据权利要求6所述的一种用于短波紫外拉曼光谱探测的低噪声空间外差光谱仪，其特征在于：所述两片镜片的结合处镀有短波紫外半透半反膜。