本實(shí)用新型涉及一種濾光片，適用于基于CCD的寬波段微型光譜儀的光學(xué)性能增強(qiáng)，提高光譜儀的紫外響應(yīng)、消除可見(jiàn)光波段和紅外光波段的高級(jí)次衍射光譜，提高微型光譜儀的分辨率。

背景技術(shù)：

目前，光譜儀是進(jìn)行光譜研究的重要裝置，在物理、化學(xué)、生物、天文及醫(yī)療等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。但是，傳統(tǒng)光譜儀存在體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、使用環(huán)境受限、價(jià)格昂貴等不足，這些因素導(dǎo)致人們對(duì)微型光譜儀的需要與日俱增。微型光譜儀和傳統(tǒng)光譜儀相比,在結(jié)構(gòu)上做了很多的改動(dòng)和調(diào)整。具有體積小、重量輕、價(jià)格低、安裝調(diào)試簡(jiǎn)單、對(duì)工作環(huán)境要求低等明顯優(yōu)勢(shì),而且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步,出現(xiàn)了一些功能接近于傳統(tǒng)龐大實(shí)驗(yàn)室光譜儀器的小型化、輕量化以至全固態(tài)化的微小型光譜儀器。微型光譜儀不僅可以應(yīng)用在傳統(tǒng)的光譜分析中，還可以應(yīng)用在傳統(tǒng)光譜儀無(wú)法應(yīng)用的領(lǐng)域，微型光譜儀拓展光譜分析技術(shù)的應(yīng)用范圍，光譜儀器的微型化成為研究的熱點(diǎn)和光譜儀器的發(fā)展趨勢(shì)。

然而，微型光譜儀也存在這許多不足：因?yàn)镃CD探測(cè)器的紫外響應(yīng)普遍較低，導(dǎo)致基于CCD的微型光譜儀紫外響應(yīng)特性不高；因?yàn)椴捎霉鈻欧止猓诳梢?jiàn)光波段和近紅外光波段會(huì)引入高級(jí)次的衍射光譜，對(duì)譜線進(jìn)行干擾，導(dǎo)致光譜儀的分辨率降低。部分光譜儀在CCD探測(cè)器前裝有濾光片，用以濾除可見(jiàn)光波段和近紅外波段的高級(jí)次衍射光譜，但這種濾光片只能針對(duì)可見(jiàn)光波段或近紅外波段進(jìn)行高級(jí)次衍射光譜的濾除，不能針對(duì)可見(jiàn)光波段和近紅外光波段存在不同波長(zhǎng)的光的高級(jí)次衍射光譜的問(wèn)題，分別濾去對(duì)應(yīng)的高級(jí)次衍射光譜。同時(shí)，不適用于包含紫外光波段的微型光譜儀，不能解決微型光譜儀普遍存在的紫外響應(yīng)較低的問(wèn)題，使得微型光譜儀的光譜范圍不寬。

因此，需要研制一種分段式的濾光片，在同一塊濾光片上分別解決微型光譜儀紫外光波段響應(yīng)不高、可見(jiàn)光波段和近紅外波段混有波長(zhǎng)較低的光線的高級(jí)次衍射光譜的問(wèn)題，提高光譜儀分辨率，拓寬光譜儀的光譜范圍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有的微型光譜儀紫外響應(yīng)較低、可見(jiàn)光波段和近紅外波段雜有波長(zhǎng)較短的光的高級(jí)次衍射光譜，而現(xiàn)有的濾光片不能同時(shí)對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行校正的不足。本實(shí)用新型提供一種提高微型光譜儀紫外響應(yīng)和分辨率的濾光片，可以使用一塊濾光片，同時(shí)解決了紫外效率低、可見(jiàn)光、紅外光波段存在高次衍射光的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的所采用的技術(shù)方案是：

一種提高微型光譜儀紫外響應(yīng)和分辨率的濾光片，其特征在于：包括基板、鍍膜層和鍍膜保護(hù)層，所述鍍膜層分為三個(gè)區(qū)域，在不同區(qū)域分別鍍有紫外轉(zhuǎn)換膜，紫外截止濾光膜，可見(jiàn)光截止濾光膜。鍍膜區(qū)域的大小可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇和調(diào)整。

進(jìn)一步的，所述紫外轉(zhuǎn)換膜為L(zhǎng)umogen薄膜。Lumogen薄膜可以激發(fā)光譜寬度，覆蓋200-400nm的紫外光區(qū)域，通過(guò)將紫外光轉(zhuǎn)變?yōu)镃CD探測(cè)器更為敏感的黃綠光，提高CCD探測(cè)器的紫外響應(yīng)。

進(jìn)一步的，所述紫外截止濾光膜為350nm長(zhǎng)波通膜系。350nm長(zhǎng)波通膜系可以濾除350nm以下波段的紫外光，達(dá)到濾去紫外光的二次衍射光譜的效果。

進(jìn)一步的，所述可見(jiàn)光截止濾光膜為650nm長(zhǎng)波通膜系。650nm長(zhǎng)波通膜系可以濾除650nm以下的可見(jiàn)光，達(dá)到濾去可見(jiàn)光的二次衍射光譜的效果。

進(jìn)一步的，所述鍍膜保護(hù)層為氟化鎂保護(hù)層。氟化鎂（）保護(hù)層，可以降低表面粗糙度，減少入射界面的漫反射損耗，增加濾光片的透光性；同時(shí)隔離水汽，保護(hù)鍍膜層不易劃傷。

進(jìn)一步的，所述基板的制作材料為JGS1石英玻璃。JGS1石英玻璃在紫外、可見(jiàn)光和近紅外波段的透光性都較高。

本實(shí)用新型的有益效果是，在不需要改變微型光譜儀光學(xué)結(jié)構(gòu)的情況下，在CCD探測(cè)器前增加一個(gè)濾光片，且此濾光片可以在紫外波段提高微型光譜儀的紫外響應(yīng)；在可見(jiàn)光波段和近紅外光波段濾去造成干擾的高級(jí)次衍射光譜，使光譜儀的分辨率提高，適用光譜范圍更廣?？朔宋⑿凸庾V儀分辨率不夠高、光譜范圍不寬、現(xiàn)有濾光片不能提高光譜儀紫外響應(yīng)等問(wèn)題。本實(shí)用新型可以根據(jù)光譜儀的光譜范圍選擇鍍膜的層數(shù)、類型、區(qū)間長(zhǎng)度，具有安裝拆卸方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用靈活的特點(diǎn)，且鍍膜之間不會(huì)相互產(chǎn)生干涉。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型用于微型光譜儀中的光學(xué)部分整體示意圖。

圖2是本實(shí)用新型提供的濾光片的示意圖。

視圖中器件的標(biāo)號(hào)說(shuō)明：1狹縫；2光闌；3準(zhǔn)直鏡；4光柵；5成像鏡；6濾光片；7 CCD探測(cè)器；8紫外轉(zhuǎn)換膜 ；9紫外截止濾光膜；10可見(jiàn)光截止濾光膜，11鍍膜保護(hù)層，12基板，13鍍膜層。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本實(shí)用新型用于微型光譜儀中的光學(xué)部分整體示意圖，主要用以展示本實(shí)用新型的適用范圍，如圖1所示，狹縫（1）為光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)際光源；光闌（2）的作用為限制光通量；準(zhǔn)直鏡（3）將入射光變?yōu)槠叫泄猓还鈻牛?）進(jìn)行色散，將不同波長(zhǎng)的光分開(kāi)；成像鏡（5）將不同波長(zhǎng)的光匯聚，經(jīng)過(guò)濾光片（6）的處理，匯聚到CCD探測(cè)器（7）上。

圖2是本實(shí)用新型提供的濾光片的結(jié)構(gòu)示意圖。在一塊基板（12）上，針對(duì)鍍膜層（13）的不同區(qū)域進(jìn)行不同的鍍膜，最后在不同的鍍膜上鍍上一層鍍膜保護(hù)層（11）。其中，紫外轉(zhuǎn)換膜（8）是在CCD探測(cè)器接收紫外光的部分前方的范圍內(nèi)對(duì)濾光片進(jìn)行紫外波段增強(qiáng)的鍍膜，其作用是將入射到濾光片的紫外光轉(zhuǎn)化為CCD探測(cè)器更為敏感的可見(jiàn)光，從而增強(qiáng)光譜儀的紫外響應(yīng)靈敏度。紫外截止濾光膜（9）是在CCD探測(cè)器接收可見(jiàn)光的部分前方的范圍對(duì)濾光片進(jìn)行可以濾除紫外光的鍍膜，其作用是對(duì)紫外波段光在光柵分光時(shí)造成的高次衍射光譜（主要是二次衍射光譜）進(jìn)行濾除，提高光譜儀的分辨率。可見(jiàn)光截止濾光膜（10）是在CCD探測(cè)器接收紅外光的部分前方的范圍對(duì)濾光片進(jìn)行可以濾除可見(jiàn)光的鍍膜，其作用是對(duì)可見(jiàn)光波段光在光柵分光時(shí)造成的高次衍射光譜（主要是二次衍射光譜）進(jìn)行濾除，提高光譜儀的分辨率。鍍膜保護(hù)層（11）覆蓋在這種不同的鍍膜之上，起到保護(hù)膜層的作用。

在基板（12）的選擇上，由于濾光片針對(duì)寬波段（200-1100nm）的微型光譜儀，故采用在紫外、可見(jiàn)光和近紅外波段透光性都較高的JGS1石英玻璃或者其他符合實(shí)際需求的材料。紫外轉(zhuǎn)換膜（8）采用Lumogen薄膜，其特點(diǎn)在于激發(fā)光譜寬度，可以覆蓋200-400nm的紫外光區(qū)域，受紫外光激發(fā)會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的黃綠光（中心波長(zhǎng)為523nm），正好處于CCD探測(cè)器比較敏感的波長(zhǎng)區(qū)域，通過(guò)將紫外光轉(zhuǎn)變?yōu)镃CD探測(cè)器（7）更為敏感的黃綠光，提高CCD探測(cè)器（7）的紫外響應(yīng)。紫外截止濾光膜（9）采用350nm長(zhǎng)波通膜系，其可以濾除350nm以下波段的紫外光，達(dá)到濾去紫外光的二次衍射光譜的效果?？梢?jiàn)光截止濾光膜（10）采用650nm長(zhǎng)波通膜系，其可以濾除650nm以下的可見(jiàn)光，達(dá)到濾去可見(jiàn)光的二次衍射光譜的效果。在這三層鍍膜的上面，覆蓋一層鍍膜保護(hù)層。鍍膜保護(hù)層選用氟化鎂（）保護(hù)層，可以降低表面粗糙度，減少入射界面的漫反射損耗，增加濾光片的透光性；同時(shí)隔離水汽，保護(hù)鍍膜層不易劃傷。

濾光片的工作原理如圖1所示，光線從狹縫（1）進(jìn)入微型光譜儀；然后通過(guò)準(zhǔn)直鏡（3）變成平行出射的光；平行光入射到光柵（4）上，光柵將不同波長(zhǎng)的光分開(kāi)，同時(shí)產(chǎn)生了波長(zhǎng)較短的光線的高級(jí)次衍射光譜（主要為二次衍射光譜），并出射到成像鏡（5）上；成像鏡將同一波長(zhǎng)的光線匯聚，經(jīng)過(guò)濾光片（6），在CCD探測(cè)器（7）上形成連續(xù)的光譜線。在光線經(jīng)過(guò)濾光片（6）時(shí)，紫外波段的光透過(guò)紫外轉(zhuǎn)換膜紫外轉(zhuǎn)換膜后轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)光，改善了由于CCD探測(cè)器（7）紫外響應(yīng)低導(dǎo)致的微型光譜儀紫外特性不好的問(wèn)題；可見(jiàn)光波段的光透過(guò)紫外截止濾光膜后，濾除由光柵（4）引入的紫外光波段的光產(chǎn)生的二次衍射光譜，使得可見(jiàn)光波段的譜線更加清晰，從而提高微型光譜儀可見(jiàn)光波段的分辨率；近紅外波段的光透過(guò)可見(jiàn)光截止濾光膜后，濾除由光柵（4）引入的可見(jiàn)光光波段的光產(chǎn)生的二次衍射光譜，使得可見(jiàn)光波段的譜線更加清晰，從而提高微型光譜儀近紅外光波段的分辨率。

本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不限于上述的實(shí)施例，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變形而不脫離本實(shí)用新型的范圍和精神。倘若這些改動(dòng)和變形屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍內(nèi)，則本實(shí)用新型的意圖也包含這些改動(dòng)和變形在內(nèi)。