一種光譜儀（38），包括：一個掃描干涉儀（40，42，44），該掃描干涉儀具有一個光束分離器（40），該光束分離器用于將入射光輻射分成一個跟隨反射光束路徑的反射光束和一個跟隨透射光束路徑的透射光束；一個單色光輻射源（52），該單色光輻射源用于將一個基準(zhǔn)光束沿著首先入射到該光束分離器（40）的一個第一表面（40’）上的一個第一傳播路徑（62）發(fā)射進入該干涉儀（40，42，44）；一個觀察光輻射源（46），該觀察光輻射源用于將一個觀察光束（64）沿著首先入射到該光束分離器（40）的該第一表面（40’）上的一個第二傳播路徑（66）發(fā)射進入該干涉儀（4，6，8；），并且在該第一表面（40’）處與該基準(zhǔn)光束重疊；其中當(dāng)首先并且同時入射到該第一表面（40’）處時，該輻射源（52；46）合作以在該第一表面（40’）處對應(yīng)的第一（62）與第二（66）傳播路徑之間生成一個第一夾角（θ），該第一夾角大于該觀察光束（64）的發(fā)散半角（α）。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】光譜儀本專利技術(shù)涉及一種包括掃描干涉儀的光譜儀并且更具體而言包括一個根據(jù)邁克爾遜原理或從其推斷的原理運行的掃描干涉儀(在本說明書中通常稱作“邁克爾遜類型”干涉儀)。已知的掃描干涉儀(比如那些邁克爾遜類型的)通常包括一個光束分離器(典型地還包含一個補償器)和兩個或更多個反射器，比如反射鏡或逆向反射器，這些反射器中的至少一個被安排為可相互平移。準(zhǔn)直透鏡或其他光學(xué)器件也可以與干涉儀相關(guān)聯(lián)并且對其操作原理而言不是基礎(chǔ)性的，該操作原理實質(zhì)上依賴光束分離器和相對可移動的反射器的存在。應(yīng)當(dāng)理解的是掃描干涉儀是指一種光學(xué)安排，在該安排中光束首先由光束分離器拆分成二個分量，在每個分量已經(jīng)穿過一個由一對相對可移動的反射器中的一個對應(yīng)的反 射器所限定的不同路徑之后這兩個分量隨后重新組合以便彼此干涉。然后可以從該干涉的光譜內(nèi)容推斷信息，該干涉涉及該光束已經(jīng)與其互相作用的樣本的性質(zhì)。當(dāng)這樣的干涉儀例如應(yīng)用在用于光譜學(xué)的光譜儀中時，由在感興趣的波長區(qū)域中的相對寬帶輻射組成的觀察光束發(fā)射進入干涉儀以沖擊該光束分離器。在此上下文中，術(shù)語“發(fā)射”是指從上一個光學(xué)元件比如光源發(fā)射、光纖端、透鏡或能夠影響光束路徑或形狀的其他光學(xué)元件發(fā)射光束。在光束分離器處將觀察光束拆分成本質(zhì)上具有相等強度的兩部分。一個第一光束由光束分離器反射并且沿著干涉儀的第一“手臂”移動至第一反射器，該第一光束從第一反射器反射回光束分離器。一個第二光束透射通過光束分離器并且沿著第二“手臂”移動至第二反射器，該第二光束從第二反射器反射回光束分離器以與該反射的第一光束重疊。延遲量δ是這兩個手臂的光路徑長度之間的差值，并且取決于延遲量，光譜源的每個波長在這兩個手臂中后反射的光在該光束分離器上重疊時會相消地或相長地干涉。該重疊的強度圖案(作為延遲量的函數(shù)對光進行干涉)被稱為干涉圖。該干涉圖由探測器記錄，因為該一個或多個反射器被移動以產(chǎn)生該相關(guān)的光路的周期性偏移并且由此產(chǎn)生第一與第二光束之間的周期性光路長度差。因此，以一個不同的頻率對該觀察光束中的每個波長進行調(diào)制。然后可以通過在數(shù)字上執(zhí)行傅里葉變換(FT)從該觀察干涉圖提取光譜信息。當(dāng)記錄一個觀察干涉圖時，特別地當(dāng)使用該所謂的快速FT技術(shù)時，在該可平移的反射器的精確等距位置處對該相關(guān)聯(lián)的探測器的輸出進行采樣對避免錯誤而言是關(guān)鍵的。使用具有已知波長λ的輻射的單色光源(比如激光器)來產(chǎn)生一個基準(zhǔn)光束在FT光譜學(xué)中已經(jīng)成為慣用的實踐方法。在掃描干涉儀中采用該基準(zhǔn)光束以確定所要求的精確等距位置并且在美國6，654，125中披露了一種這樣的FT干涉儀。在此，與往常一樣，將基準(zhǔn)光束同時與該觀察光束發(fā)射進入掃描干涉儀并且使其跟隨一個光路穿過干涉儀的光學(xué)元件，該光路基本平行于觀察光束所跟隨的光路。向觀察光束一樣，基準(zhǔn)光束由光束分離器拆分成兩個具有基本相等強度的光束。當(dāng)其在光束分離器處重疊時，由基準(zhǔn)光束的該兩個后反射的部分生成一個基準(zhǔn)干涉圖以由相關(guān)聯(lián)的探測器進行檢測。該基準(zhǔn)干涉圖是正弦的，在延遲量軸線上具有一個振蕩周期δ per,其與波長直接相關(guān)δ per= λ /2 (I)因為已經(jīng)精確地知道基準(zhǔn)光束的波長，所以可以采用基準(zhǔn)干涉圖的周期性發(fā)生特征(如零交叉位置)來精確地確定可平移反射器在干涉儀中的增量位移和/或速度。因此能夠精確地確定觀察干涉圖的采樣時間。與已知的掃描干涉儀設(shè)計相關(guān)聯(lián)的問題是將基準(zhǔn)光束發(fā)射進入干涉儀要求額外的光學(xué)部件或阻擋觀察光束路徑。可以例如通過使用潛望鏡或通過任何用于觀察光束的準(zhǔn)直光學(xué)器件中的一個孔來發(fā)射基準(zhǔn)光束。然而，在這兩種情況下，將阻塞觀察光束的一部分。可替代地，可以使用一個分色鏡將基準(zhǔn)光束發(fā)射進入干涉儀，但是這還會降低通過干涉儀的觀察光束的總功率并且還要求觀察光束路徑有多余的空間。根據(jù)本專利技術(shù)的第一方面，提供了一種光譜儀，包括一個掃描干涉儀，該掃描干涉儀具有一個光束分離器，該光束分離器用于將入射光輻射分成一個反射光束和一個透射光束；一個單色光輻射源，該單色光輻射源用于將一個基準(zhǔn)光束發(fā)射進入該干涉儀從而首先入射到該光束分離器的一個第一表面上；一個觀察光輻射源，該觀察光輻射源用于將一個觀察光束發(fā)射進入該干涉儀從而首先入射到該光束分離器的該第一表面上，并且在該第一表面處與該基準(zhǔn)光束重疊；其中這些福射源合作以在該第一表面處的兩個光束的傳播路徑 之間生成一個第一夾角，該第一夾角大于該觀察光束的發(fā)散半角。眾所周知，所有的輻射光束具有一個用距離描述光束的加寬程度的發(fā)散角。可以認為例如是平行于光束路徑并且在其處光強度典型地等于一個基準(zhǔn)強度的規(guī)定百分比的軸線處于同一平面中的光束的軸線的相對側(cè)的兩個方向之間的夾角。如果已經(jīng)使用一個透鏡或其他聚焦元件對光束進行了準(zhǔn)直，則可以用一種已知的方式從兩個參數(shù)計算所預(yù)料的發(fā)散在透鏡前的光束上的最狹窄的點的直徑D和透鏡的焦距長度f。正如其名字所暗示的那樣，發(fā)散半角是其大小是發(fā)散角的一半的一個夾角。因此通過將基準(zhǔn)光束和觀察光束引入到干涉儀中從而使得在該它們兩者都是首先入射到其上的光束分離器的第一表面處它們傳播方向之間的夾角大于觀察光束的共面發(fā)散半角，有可能的是從觀察光束的外部發(fā)射基準(zhǔn)光束以在光束分離器的第一表面處與觀察光束重疊而不需要任何額外的光學(xué)部件；不會阻塞觀察光束并且不需要增大光束分離器和其他光學(xué)部件的尺寸。此外，根據(jù)本專利技術(shù)的光束路徑的角度調(diào)整提供了基準(zhǔn)光束和觀察光束的空間濾波，從而使得可以設(shè)計一種在相關(guān)聯(lián)的探測器處由于其他光束所導(dǎo)致的背景輻射大大降低或甚至消除的儀器。可以有效地采用一個計算機以便從一個相關(guān)聯(lián)的探測器所記錄的觀察干涉圖中提取光譜信息并且該計算機特別地被適配為根據(jù)本專利技術(shù)在數(shù)學(xué)上對由于基準(zhǔn)光束和觀察光束的相對角度調(diào)整所導(dǎo)致的在光譜信息中引入的波長錯誤進行補償。應(yīng)用在計算機中的波長刻度的這種校正提供了使用干涉儀所做的測量的提高的精度。根據(jù)本專利技術(shù)的一個第二方面，提供了一種操作根據(jù)本專利技術(shù)的第一方面的具有掃描干涉儀的光譜儀的方法，該方法包括以下步驟向光束分離器同時發(fā)射一個基準(zhǔn)光束和一個發(fā)散的觀察光束以首先入射在其第一表面處，發(fā)射這些光束從而以在其光學(xué)路徑之間的一個第一夾角在該光束分離器處提供，該第一夾角大于該觀察光束的發(fā)散半角。將僅通過舉例和參考附圖的圖示來描述本專利技術(shù)的一個實施方案圖I根據(jù)本專利技術(shù)展示了邁克爾遜類型干涉儀的X/Y平面中的一個截面視圖；圖2展示了圖I的邁克爾遜類型干涉儀的γ/ζ平面中的一個截面視圖；圖3生動地展示了對圖I和圖2中所展示的干涉儀的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)約束；以及圖4根據(jù)本專利技術(shù)展示了一個邁克爾遜類型干涉儀的又一個實施方案的一個截面視圖。現(xiàn)在考慮根據(jù)本專利技術(shù)的光譜儀2的一個示例性實施方案，如圖I和圖2所展示，該光譜儀目前被配置為包括一個邁克爾遜類型掃描干涉儀。由于這種掃描干涉儀的一般操作原理是眾所周知的，所以將僅以對理解本專利技術(shù)而言是必需的細節(jié)在這里對其進行描述。該舉例說明的掃描干涉儀包括一個光束分離器(在此是一個圓形的光束分離器4)以及兩個反射器(在這里是以圓形平面鏡6、8的形式)。這些反射鏡6之一被安裝用于在示出為2L距離上相互平移(由雙箭頭展示)并且另一個反射鏡8是固定的。該光束分離器4在本實施方案中與兩個反射器6、8 —起封閉在干涉儀殼體10中。該舉例說明的儀器2還包括一本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：雅各布·弗肯伯格，漢斯·拉森，
申請(專利權(quán))人：福斯分析股份公司，
類型：
國別省市：
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