一种低成本紫外可见中阶梯光栅光谱仪相机改造方法

本发明涉及光谱仪，尤其是涉及一种低成本紫外可见中阶梯光栅光谱仪相机改造方法。

背景技术：

1、特征光谱如同物质的“指纹”，能够唯一的确定物质成分甚至含量，光谱仪能够凭借对光谱的分析实现物质鉴别，在农林、矿产、防伪、质检、医药等领域具有非常广泛的应用。但是面对更精细的区分需求或需要区分组分相近的物质时，对光谱仪器的光谱分辨率的要求更高。

2、中阶梯光栅光谱仪是一种光谱分辨率极高的光谱仪，利用其核心色散元件中阶梯光栅大闪耀角、低刻线密度和工作在高衍射级次等特点，具有极高的角色散率(可达到皮米量级)。但是中阶梯光栅光谱仪存在严重的级次重叠，一般需要将中阶梯光栅与低色散率元件配合使用，组成交叉色散光路，得到二维色散谱图来展开重叠光谱。因此采用面阵探测器接收中阶梯光栅光谱仪二维色散的谱图是实现其超高光谱分辨率的关键所在。由于高色散率和痕量检测的应用需求，交叉色散后的谱图能量一般较低，要求面阵相机具有较高的探测灵敏度，因此仪器配套探测器造价一般都比较昂贵。特别是涉及到紫外波段时，紫外高灵敏度相机不仅紫外区效率不高，而且相比可见光波段的相机价格更高。

3、鉴于此，针对紫外可见中阶梯光栅光谱仪降低其开发成本，对于推动其各应用领域在光谱检测方面的发展具有非常重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种低成本紫外可见中阶梯光栅光谱仪相机改造方法，不仅可以解决紫外可见波段中阶梯光栅光谱仪成本高限制其广泛应用的问题，而且可以提高紫外区的等效量子效率。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种低成本紫外可见中阶梯光栅光谱仪相机改造方法，包括以下步骤：

3、s1、构建谱图还原模型；

4、s2、结合s1中的谱图还原模型确定紫外波段在相机上的成像位置；

5、s3、在s2中的成像位置上包覆紫外激发荧光薄膜；

6、s4、提出一种标定方法。

7、优选的，所述谱图还原模型中整个区域代表面阵相机感光面，谱图还原模型表征了波长与成像位置的唯一对应关系。

8、优选的，所述步骤s3中，紫外激发荧光薄膜的特性为：吸收紫外波段200-350nm的光并发射出500-600nm的红光，能量转换效率为60％-70％。

9、优选的，所述步骤s3中，当有光落在相应位置时，荧光薄膜吸收紫外光发出红光，红光将传播至后端的探测器感光面上。

10、优选的，所述标定方法具体为：在相机窗口玻璃包覆荧光薄膜后以一定的波长间隔依次入射紫外区的单色光，测试相机实际接收光斑的情况，并计算其光斑中心位置与理论位置进行对比。

11、因此，本发明采用上述一种低成本紫外可见中阶梯光栅光谱仪相机改造方法，可以将紫外可见面阵相机替换为可见面面阵相机，极大的降低了使用成本，不仅解决了紫外可见波段中阶梯光栅光谱仪成本高限制其广泛应用的问题，而且可以提高紫外区的等效量子效率。

12、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种低成本紫外可见中阶梯光栅光谱仪相机改造方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种低成本紫外可见中阶梯光栅光谱仪相机改造方法，其特征在于，所述谱图还原模型中整个区域代表面阵相机感光面，谱图还原模型表征了波长与成像位置的唯一对应关系。

3.根据权利要求1所述的一种低成本紫外可见中阶梯光栅光谱仪相机改造方法，其特征在于，所述步骤s3中，紫外激发荧光薄膜的特性为：吸收紫外波段200-350nm的光并发射出500-600nm的红光，能量转换效率为60％-70％。

4.根据权利要求1所述的一种低成本紫外可见中阶梯光栅光谱仪相机改造方法，其特征在于，所述步骤s3中，当有光落在相应位置时，荧光薄膜吸收紫外光发出红光，红光将传播至后端的探测器感光面上。

5.根据权利要求1所述的一种低成本紫外可见中阶梯光栅光谱仪相机改造方法，其特征在于，所述标定方法具体为：在相机窗口玻璃包覆荧光薄膜后以一定的波长间隔依次入射紫外区的单色光，测试相机实际接收光斑的情况，并计算其光斑中心位置与理论位置进行对比。

技术总结
本发明公开了一种低成本紫外可见中阶梯光栅光谱仪相机改造方法，包括以下步骤：S1、构建谱图还原模型；S2、结合S1中的谱图还原模型确定紫外波段在相机上的成像位置；S3、在S2中的成像位置上包覆紫外激发荧光薄膜；S4、提出一种标定方法。本发明采用上述的一种低成本紫外可见中阶梯光栅光谱仪相机改造方法，不仅可以解决紫外可见波段中阶梯光栅光谱仪成本高限制其广泛应用的问题，而且可以提高紫外区的等效量子效率。

技术研发人员：吴瑞鹏,尹禄,王乐,刘佳,朱炳谕,张瑞凯,孙亚楠,周洋东,韩龙飞
受保护的技术使用者：中国计量大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27