一种用于爆炸物检测的激光雷达光谱分光装置的制作方法

1.本实用新型属于爆炸物检测技术领域，尤其是涉及一种用于爆炸物检测的激光雷达光谱分光装置，用于爆炸物检测中荧光信号的光谱分光。


背景技术：

2.随着爆炸物在生产生活中应用范围的不断扩大，公共安全所受到的威胁日益增大，严重影响人们的生命及财产安全。目前，爆炸物检测已成为很多公共场所的日常工作，对爆炸物的快速检测能更有效地预防威胁公共安全事件和打击犯罪分子。传统的爆炸物检测方法耗费大量人力物力，实际效果不理想。激光雷达的出现提供了一种实时性强、探测距离远、安全可靠、非接触式的爆炸物检测方法。激光雷达检测爆炸物技术中，在背景光的干扰下提取出爆炸物的有效光谱信号是实现爆炸物检测的关键技术，该光谱提取技术直接关系到可测爆炸物浓度的极小值。现有的窄带滤光片光谱提取法存在以下缺点：1、窄带滤光片易受环境水汽影响，发生膜层吸湿或解吸，致使滤光片中心波长发生变化；2、窄带滤光片中心波长随时间发生缓慢变化等，均会导致光谱提取中的谱带发生变化，引入额外的不稳定因素与测量误差；因此，导致窄带滤光片光谱提取法工作不稳定且性能受限。


技术实现要素：

3.为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种结构简单、体积小、重量轻、工作稳定性好的用于爆炸物检测的激光雷达光谱分光装置。
4.为实现上述发明目的，本实用新型采用如下技术方案：
5.一种用于爆炸物检测的激光雷达光谱分光装置，其包括第一凹面全息衍射光栅、第二凹面全息衍射光栅、滤光片、电动可变光阑、透镜、探测器，第一凹面全息衍射光栅、第二凹面全息衍射光栅分别设置在第一旋转台、第二旋转台上，滤光片、电动可变光阑依次位于第一凹面全息衍射光栅与第二凹面全息衍射光栅之间，且滤光片靠近电动可变光阑，滤光片与第一凹面衍射光栅同轴，电动可变光阑设置在第一凹面全息衍射光栅的焦点处，第二凹面全息衍射光栅与电动可变光阑的中心距离与第二凹面全息衍射光栅的焦距相等，透镜设置在第二凹面全息衍射光栅的出射光路上，且与第二凹面全息衍射光栅同轴，探测器的感光面设置在透镜的焦点处。
6.进一步地，上述的第一凹面全息衍射光栅、第二凹面全息衍射光栅均为反射式凹面全息衍射光栅；二者的光谱分光范围均位于紫外波段，工作面镀紫外增强铝膜，有效工作波段为220～350nm。
7.进一步地，上述的滤光片为紫外带通滤光片。
8.更进一步地，上述的滤光片的通带半高宽为10
±
2nm、通带中心波长为250
±
2nm，阻断波长范围为200～650nm。
9.进一步地，上述的滤光片安装距离依据第一凹面衍射光栅的f数与滤光片的有效通光口径计算得出，滤光片的安装距离满足通光要求。
10.进一步地，上述的电动可变光阑的内部通光部分为圆形或长方形通孔，孔径大小可调节，孔径范围为0.5～5mm。
11.进一步地，上述的透镜为非球面透镜。
12.进一步地，上述的透镜与第二凹面全息衍射光栅之间的安装距离为80～150mm。
13.进一步地，上述的探测器为光电二极管、光电倍增管、ingaas探测器、ccd或cmos。
14.由于采用如上所述的技术方案，本实用新型具有如下优越性：
15.该用于爆炸物检测的激光雷达光谱分光装置，其结构简单，设计合理，体积小，重量轻，工作稳定，分光能力强，能够实现爆炸物荧光波段的高效分光，抑制其它波段的杂散光，提取出所需波段的有效信号，长时间工作稳定性好，不易受到环境温度、湿度、气压变化的影响，具有良好的推广应用价值。
附图说明
16.图1是本实用新型用于爆炸物检测的激光雷达光谱分光装置的结构示意图；
17.图中：1－第一凹面全息衍射光栅；2－第一旋转台；3－滤光片；4－电动可变光阑；5－第二凹面全息衍射光栅；6－第二旋转台；7－透镜；8－探测器。
具体实施方式
18.下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步详细说明。
19.如图1所示，该用于爆炸物检测的激光雷达光谱分光装置，其包括第一凹面全息衍射光栅1、第二凹面全息衍射光栅5、滤光片3、电动可变光阑4、透镜7、探测器8，第一凹面全息衍射光栅1、第二凹面全息衍射光栅5分别设置在第一旋转台2、第二旋转台6上，第一、第二凹面全息衍射光栅用于将不同波长的光信号分离至空间上不同位置，并实现分离后光信号的聚焦，滤光片3、电动可变光阑4依次位于第一凹面全息衍射光栅1与第二凹面全息衍射光栅5之间，且滤光片靠近电动可变光阑，滤光片与第一凹面衍射光栅同轴，滤光片安装距离依据第一凹面衍射光栅的f数与滤光片的有效通光口径计算得出，滤光片的安装距离满足通光要求；电动可变光阑4设置在第一凹面全息衍射光栅1的焦点处，第二凹面全息衍射光栅与电动可变光阑的中心距离与其焦距相等，透镜7设置在第二凹面全息衍射光栅5的出射光路上，且与第二凹面全息衍射光栅同轴，透镜与第二凹面全息衍射光栅5之间的安装距离为80～150mm，使其在易于安装的同时，既不遮挡光路又兼顾了光谱分光装置的紧凑性，缩小光谱分光装置的整体体积；探测器8的感光面设置在透镜7的焦点处。
20.上述的第一凹面全息衍射光栅、第二凹面全息衍射光栅均为反射式凹面全息衍射光栅；二者的光谱分光范围均位于紫外波段，工作面镀紫外增强铝膜，有效工作波段为220～350nm，f数为3.2，焦距为380mm，刻线数为每毫米2400线，光栅工作在2级衍射级次，衍射角43.2
°
，倒数线色散达0.4nm/mm。
21.上述的滤光片为紫外带通滤光片，滤光片的通带半高宽为10
±
2nm、通带中心波长为250
±
2nm，阻断波长范围为200～650nm。
22.上述的电动可变光阑的内部通光部分为圆形或长方形通孔，孔径大小可调节，可调孔径范围为0.5～5mm。
23.上述的透镜为非球面透镜，材质为石英光学玻璃，表面镀200～300nm波段紫外增
透膜；优选的，透镜有效焦距为380mm，后背焦为366.4mm，有效通光口径为125mm。
24.上述的探测器为光电二极管、光电倍增管、ingaas探测器、ccd或cmos。
25.入射荧光信号近似于平行光，通过第一凹面全息衍射光栅1分光汇聚后，经由滤光片3滤除部分波段的背景光，之后聚焦于电动可变光阑4处，电动可变光阑中心通孔的位置通过部分谱段的光信号，其余谱段的信号均被阻挡，无法进入后续光路；光信号通过电动可变光阑后发散入射到第二凹面全息衍射光栅5上，被第二凹面全息衍射光栅分光、准直后入射到透镜7上，光信号经透镜汇聚，进入探测器8中。
26.第一旋转台、第二旋转台均为电动旋转台，第一旋转台旋转调节第一凹面全息衍射光栅的角度，使选定的谱段能够通过电动可变光阑4，其余谱段无法通过；第二旋转台旋转调节第二凹面全息衍射光栅的角度，使选定的波段分光后平行入射到透镜7上，进而被聚焦进入探测器8中。
27.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，而非对本实用新型的限制，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的专利保护范围之内。