专利名称：红外光谱干涉仪和采用该干涉仪的红外光谱仪的制作方法
技术领域：
本发明属于红外光谱测量技术领域，特别涉及一种红外光谱干涉仪和采用该红外光谱干涉仪的红外光谱仪。
背景技术：
红外光谱是物质的指纹光谱区，到目前为止已经积累了丰富的红外光谱数据，给鉴别未知化合物，定量分析化合物的含量提供了有力手段。由于光栅光谱仪狭缝通光量�。� 加上红外光源的红外辐射较可见光弱很多，光栅型光谱在红外波段已逐渐被淘汰。到70年代，在电子计算机蓬勃发展的基础上，傅立叶变换红外光谱(FTIR)实验技术进入现代化学家的实验室，成为结构分析的重要工具。它以高灵敏度、高分辨率、快速扫描、联机操作和高度计算机化的全新面貌使经典的红外光谱技术再获新生。傅立叶变换红外光谱仪的核心是一红外光谱干涉仪，目前在用的傅立叶变换红外光谱仪主要有两种类型的红外光谱干涉仪以热电(Thermo-fisher)公司为代表的采用两平面反射镜的经典迈克尔逊干涉仪，和以尼高力(Nicolet)公司为代表的采用两角镜反射镜的改进型迈克尔逊干涉仪。前一种干涉仪必须保证两平面镜的角度误差小于一个角秒 (1/3600度)，为此它采用了一种动态调整技术实时来调整其中的一个平面反射镜来达到这种苛刻的要求。但是当仪器遇到较大的震动和搬动时，动态调整的范围就不够用了，必须人工重新调整仪器。后一种干涉仪在此方面有较大改进，但仍要求角镜反射镜的位置平移误差小于0. 01mm。虽然两种干涉仪在优越的实验室环境下使用都未碰到大的问题，但在一些需要移动测试和恶劣的工业控制现场的情况下，震动对于仪器都形成了难以承受的考验。图1是经典迈克尔逊干涉仪的光路原理图。从光源1发出的水平光线经分束镜 2 ( 一半透过，一半反射)分成两束，一束透过后，经补偿镜3，由平面镜6’反射返回，再由分束镜2反射至检测器4 ；另一束先被分束镜2反射，然后被平面镜5’反射返回，再透过分束镜2至检测器4。可以看出在分束镜2与入射光线严格呈45度放置，平面镜5’和6’与入射光线分别严格呈0度和90度放置时，被分束镜2分开的两束光将能到达检测器4的同一个位置而发生干涉，若分束镜2和两个反射镜5’、6’位置有微小偏转，两束光将到达检测器 4的不同位置。一般来说，要求角度偏转小于1角秒，但这是很难满足的，特别是平面镜6’ 需要在测量时勻速往复运动的情况下。图2是改进型迈克尔逊干涉仪的光路原理图。立体角镜7和8分别代替了平面镜 5’和6’。理想的立体角镜在绕其顶点旋转时，出射光线与入射光线的角度总能保持180°。 因此当可移动的动立体角镜8做往复运动时，动立体角镜8的旋转将不会使到检测器4的光发生改变。但是，当沿垂直于动立体角镜8的光轴方向前后(或上下)平移动立体角镜 8的顶点时，会发现，移动后两路光将会反射到检测器4的不同位置。因此改进后的红外光谱干涉仪虽然对动立体角镜8的转动不敏感，但却变成了对动立体角镜8顶点的前后(或上下)平移敏感。
发明内容
本发明提出了一种红外光谱干涉仪，该干涉仪的独特的光路设计，使其既不受立体角镜的角度偏移的影响同时也不受立体角镜顶点的位置平移的影响，并且将干涉仪中对微小位移敏感的器件集中在一个光学单体结构内，因此抗环境干扰能力进一步增强。同时， 本发明还提供了一种采用该红外光谱干涉仪的红外光谱仪，能够获得同样有益的技术效^ ο技术方案一种红外光谱干涉仪，其特征在于，包括发出平行光线的光源(1)，在所述平行光线的前进方向上设置有分束镜O)，在分束镜O)的透射光路上依次设置有补偿镜(3)、可沿其光轴方向移动的动立体角镜(8)和固定的第一平面镜(6)，透射光透过所述补偿镜(3) 经动立体角镜(8)反射到第一平面镜(6)上，所述第一平面镜(6)将入射光沿原路反射回动立体角镜(8)并进一步透过补偿镜C3)返回分束镜0)，分束镜( 将其反射至检测器
(4)；在分束镜O)的反射光路上依次设置有固定的定立体角镜(7)和固定的第二平面镜
(5)，反射光束经定立体角镜(7)反射到第二平面镜( 上，所述第二平面镜( 将入射光线沿原路反射回分束镜O)并透过分束镜(2)投射至检测器；其中的分束镜O)的镀有分束膜的面平行于所述第二平面镜(5)和第一平面镜(6)构成的夹角的角平分线，第二平面镜( 垂直于定立体角镜(7)的光轴，第一平面镜(6)垂直于动立体角镜(8)的光轴， 所述补偿镜C3)平行于所述分束镜( 设置，且与所述分束镜O)同材质、等厚度，所述光源(1)的平行光线经分束镜( 后的透射光平行于动立体角镜(8)的光轴，所述光源(1) 的平行光线经分束镜O)的反射光线平行于定立体角镜(7)的光轴。所述分束镜O)的镀有分束膜的面位于第二平面镜( 和第一平面镜(6)构成的夹角的角平分线上。所述第二平面镜(5)和第一平面镜(6)构成45° -135°夹角。所述第二平面镜( 和第一平面镜(6)构成90°或60°的夹角。所述第一平面镜(6)的一端和第二平面镜(5)的一端相接，所述第一平面镜(6) 的远离第二平面镜(5)的另一端位于动立体角镜(8)的光轴上，所述第二平面镜(5)的远离第一平面镜(6)的另一端位于定立体角镜(7)的光轴上。用镀有金属膜的直角棱镜(9)取代第二平面镜( 和第一平面镜(6)，所述直角棱镜(9)的两个直角面分别相当于第一平面镜(6)和第二平面镜(5)。还包括有光学单体结构(10)，所述光学单体结构(10)包括有壳体结构和固定在壳体结构内的所述直角棱镜(9)、所述分束镜(2)和所述补偿镜(3)。所述光学单体结构(10)还包括立柱(11)和镜体支撑结构(12)，所述壳体结构包括上顶(1 和下底(14)，所述直角棱镜(9)通过上顶(1 和下底(14)固定在壳体结构的一端，所述立柱(11)通过上顶(1 和下底(14)固定在壳体结构的相对的另一端，所述分束镜(2)和补偿镜(3)固定在镜体支撑结构(12)上，所述镜体支撑结构(12)固定在壳体结构内并所述分束镜(2)的镀有分束膜的面平行于直角棱镜(9)的两个直角面的夹角的角平分线或所述分束镜( 的镀有分束膜的面位于直角棱镜(9)的两个直角面的夹角的角平分线上。所述壳体结构、立柱(11)和镜体支撑结构(12)采用与所述分束镜(2)的热膨胀系数相近的光学材料，其中的热膨胀系数相近是指热膨胀系数的差值小于2. OX IO-6IT1tj还包括干涉仪壳体(15)和直线驱动电机(16)，所述光学单体结构(10)、定立体角镜(7)、动立体角镜(8)和直线驱动电机(16)均位于所述干涉仪壳体(15)内部，所述直线驱动电机(16)用于驱动动立体角镜(8)沿其光轴方向左右移动。所述干涉仪壳体(1 上开有入射光窗口(17)和干涉光窗口(18)，其中所述光源发出的平行光线通过入射光窗口(17)进入干涉仪并投射到光学单体结构(10)的分束镜 (2)上，干涉光通过干涉光窗口(18)投射到干涉仪壳体(1 外的检测器(4)上，所述入射光窗口(17)和干涉光窗口(18)上安装有密封窗片，所述红外光谱干涉仪还包括HeNe激光器(19)或半导体激光器和反射镜，其中HeNe激光器(19)或半导体激光器的入射口探入干涉仪壳体(巧)内部，在HeNe激光器(19)或半导体激光器的光路上设置有一个或若干个反射镜将激光反射成与所述光源发出的平行光线相平行的光路并投射进入光学单体结构 (10)的分束镜(2)上。一种红外光谱仪，其特征在于，该红外光谱仪包括上述的红外光谱干涉仪。技术效果本发明提供了一种红外光谱干涉仪，包括有光源、分束镜、补偿镜、两个平面镜和两个立体角镜以及检测器，这种特殊的光路设计使得无论动立体角镜还是定立体角镜的角度偏移和顶点的位置平移均不会影响干涉仪的干涉度，极大地提高了仪器的稳定度。分束镜的镀有分束膜的面平行第一平面镜和第二平面镜构成的夹角的平分线。优选的情况下，分束镜的镀有分束膜的面位于第一平面镜和第二平面镜构成的夹角的平分线上，这样能获得最大的通光孔径，偏离夹角的平分线越远，实际有效通光孔径越�。瞧餍旁氡冉降�。考虑到红外光谱干涉仪的体积大�。谝黄矫婢岛偷诙矫婢导涞募薪且� 45° -135°之间。优选地，第一平面镜和第二平面镜呈60度或90度夹角，夹角呈90°的红外光谱干涉仪具有较小的体积，有益于安排红外光谱仪的光路；夹角呈60°的红外光谱干涉仪可以更有效的利用分束镜。进一步地，可以采用镀有金属膜的直角棱镜来代替第一平面镜和第二平面镜，因为直角棱镜的两个直角面可以精确地保持90度，而且将两个器件合成一个器件，避免了两个器件之间的相对位置窜动，同时成为光学单体结构的一个支撑体。优选地，将直角棱镜、分束镜和补偿镜固定在壳体结构上以形成一光学单体结构， 使得直角棱镜、分束镜和补偿镜之间的相对位置得到进一步固定，使得干涉仪彻底摆脱了对震动的敏感。光学单体结构的材料要选择与分束镜的热膨胀系数相近的光学材料，以保证温度变化使干涉仪的干涉度不发生明显的变化。本发明还提供了一种红外光谱仪，由于该红外光谱仪包括了上述的红外光谱干涉仪，因此具有同样有益的技术效果。
图1为传统的双平面反射镜迈克尔逊干涉仪的光路示意图；图2为改进的双角镜反射镜迈克尔逊干涉仪的光路示意图3为本发明的红外光谱干涉仪的一种光路示意图；图4为本发明的红外光谱干涉仪的又一种光路示意图；图5本发明的红外光谱干涉仪所用的光学单体结构侧视图；图6本发明的红外光谱干涉仪所用的光学单体结构俯视图；图7本发明的红外光谱干涉仪的一种结构示意图；图8为本发明的红外光谱仪的一种结构示意图。附图标记示例如下1-光源，2-分束镜，3-补偿镜，4-检测器，5-第二平面镜，6-第一平面镜，5 ’、 6’ -平面镜，7-定立体角镜，8-动立体角镜，9-直角棱镜，10-光学单体结构，11-立柱， 12-镜体支撑结构，13-上顶，14-下底，15-干涉仪壳体，16-直线驱动电机，17-入射光窗口，18-干涉光窗口，19-HeNe激光器，20-第一反射镜，21-第二反射镜，22-椭球面光源聚光镜，23-抛物面准直镜，24-抛物面聚焦镜，25-样品室，26-样品架，27-椭球面聚光镜， 28-光阑，29-处理器。
具体实施例方式为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。实施例1如图3所示，为本发明红外光谱干涉仪的一种光路示意图，同时图3也可以是本发明红外光谱干涉仪的一种结构示意图，其包括有能够发出平行光线的光源1、与平行光线呈 135度角设置的分束镜2，在分束镜2的透射光路上依次设置有补偿镜3、可沿其自身光轴方向左右移动的动立体角镜8、可将动立体角镜8发射光沿原光路反射回去的固定的第一平面镜6，在分束镜2的反射光路上依次设置有固定的定立体角镜7和可将定立体角镜7的发射光沿原光路反射回去的固定的第二平面镜5，其中补偿镜3平行于分束镜2设置、且补偿镜3与分束镜2具有相同的厚度、采用相同的材料。其中光源1发出的入射平行光线与动立体角镜8的光轴平行，动立体角镜8的光轴与第一平面镜6垂直，且第一平面镜6的一端位于动立体角镜8的光轴上，光源1发出的平行光线经分束镜2的反射光线平行于定立体角镜7的光轴，定立体角镜7的光轴与第二平面镜5垂直，且第二平面镜5的一端位于定立体角镜7的光轴上，第一平面镜6的另一端和第二平面镜5的另一端相接。其中的分束镜 2的镀有分束膜的面平行于第二平面镜5和第一平面镜6构成的夹角的角平分线，优选地， 分束镜2的镀有分束膜的面位于第二平面镜5和第一平面镜6构成的夹角的角平分线上。本实施例中的红外光谱干涉仪的工作过程如下从光源1发出的平行光线经分束镜2 ( 一半透过，一半反射)分成两束，一束透过后，经补偿镜3，被立体角镜8反射到第一平面镜6上，再由第一平面镜6沿原光路反射返回，后由分束镜2反射至检测器4 ；另一束先被分束镜2反射，然后被定立体角镜7反射到第二平面镜5，由第二平面镜5沿原光路反射返回，再透过分束镜2至检测器4。这样，在检测器4上得到了相干光。当动立体角镜8离开零点运动L时，产生光程差为χ = 4L。可以看出当定立体角镜7或动立体角镜8绕角镜顶点转动时，只要保证光线仍在角镜的视场范围内，光线到达检测器4的方向和位置都不会有任何改变，因此也不会影响干涉仪的效果。以动立体角镜8为例来考察立体角镜的前后和上下平移对红外光谱干涉仪的影响。当动立体角镜8沿垂直于立体角镜8的光轴方向朝定立体角镜7移动时，只要保证光线仍在动立体角镜8的视场范围内就不会影响红外光谱干涉仪的效果。当动立体角镜8往相反的方向移动时，靠近动立体角镜8光轴的一小部分光线将不通过第一平面镜6而直接返回到分束镜2，这一部分光线将因此不再发生干涉现象。因此总的干涉信号强度会有轻微降低，但这种降低和图2中红外光谱干涉仪因平移引起干涉度的降低是有本质差异的， 两者的降低会相差1-2个数量级。而且只要适当缩小入射光的孔径，在动立体角镜8的光轴边缘留出适当的余量，动立体角镜8的微小偏移就不会影响红外光谱干涉仪的干涉效果了。同理，当动立体角镜8上下移动时，只要保证光线仍在动立体角镜8的视场范围内，就不会影响红外光谱干涉仪的效果。综上，本发明的红外光谱干涉仪中动立体角镜8和定立体角镜7的轻微位置变化和角度的偏移不会影响干涉仪的干涉度，大大提高了仪器的稳定度，使得干涉仪具备抗环境振动干扰的特性。但第二平面镜5和第一平面镜6以及分束镜2的相对位置对干涉度的影响依然相当大。为此我们提出了一种光学单体结构，使红外光谱干涉仪彻底摆脱了对震动的敏感，见实施例3。另外，第一平面镜6的远离第二平面镜5的一端位于动立体角镜8的光轴上，同时第二平面镜5的远离第一平面镜6的一端位于定立体角镜7的光轴上，这样设置的目的在于使通光面最大。在本实施例中，第一平面镜6和第二平面镜5之间的夹角为90度，在此光路的情况下，红外光谱干涉仪的体积较小。但根据实际工况，第一平面镜6和第二平面镜5之间的夹角在45° -135°时，红外光谱干涉仪的体积均可以接受。在第一平面镜6和第二平面镜 5之间的夹角小于等于45°或大于等于135°时，相应的红外光谱干涉仪的体积较大，不太适于普通的红外光谱仪，可能会在特殊用途的红外光谱仪上使用。实施例2图4为本发明的红外光谱干涉仪的又一种光路示意图；同时图4也可以是本发明红外光谱干涉仪的又一种结构示意图。本实施例与实施例1的区别在于，第一平面镜6和第二平面镜5之间的夹角为60度，此时，分束镜2与入射平行光线呈120度角设置。定立体角镜7的光轴垂直第二平面镜5且通过第二平面镜5的边缘，动立体角镜8的光轴垂直第一平面镜6且通过第一平面镜6的边缘。夹角呈60度的结构有利于分束镜2的利用，可以计算出在同样大小的分束镜2的情况下，60度的结构时有较大的通光孔径，但红外光谱仪的其它器件布局要困难一点，仪器的体积会偏大。实施例3 实施例1中的红外光谱干涉仪中动立体角镜8和定立体角镜7的轻微位置变化和角度的偏移不会影响干涉仪的干涉度，相对于现有技术，已经大大提高了红外光谱干涉仪的稳定度。但分束镜2的镀有分束膜的面必须严格的平行于第二平面镜5和第一平面镜6 夹角的角平分线，误差一般应在1-5个角秒以内，相对位置变化对干涉度的影响依然相当大。为此，本实施例提出了一种光学单体结构，使第一平面镜6、第二平面镜5和分束镜2的相对位置得到固定，使红外光谱干涉仪彻底摆脱了对震动的敏感，图5和图6分别为该光学单体结构10的侧视图和俯视图。如图所示，光学单体结构10包括有壳体结构和固定在壳体结构内的分束镜2、补偿镜3、镀有金属膜的直角棱镜9，这里的壳体结构是由上顶13和下底14组成的。其中，镀有金属膜的直角棱镜9 (通常镀有铝膜、金膜或银膜)的两个直角面分别相当于第一平面镜 6和第二平面镜5，用一个直角棱镜9来代替两个平面镜的目的在于用一个光学器件来代替两个光学器件，简化结构的同时，最重要的是有利于固定第一平面镜6、第二平面镜5和分束镜2的相对位置关系。直角棱镜9分别垂直于上顶13和下底14且固定在上顶13和下底14之间，直角棱镜9位于壳体结构的一端，在壳体结构的另一端固定有一立柱11，该立柱11同样固定在上顶13和下底14之间，使得上顶13、下底14、立柱11和直角棱镜9组成一稳定的框架结构。分束镜2和补偿镜3先固定在镜体支撑结构12上，然后通过镜体支撑结构12固定在壳体结构内使得分束镜2、补偿镜3和镜体支撑结构12嵌入框架结构内，同时确保分束镜2的镀有分束膜的面精确地位于直角棱镜9的两个直角面的角平分线上(当然，分束镜2的镀有分束膜的面平行于直角棱镜9的两个直角面的角平分线即可)。这样， 分束镜2、补偿镜3、直角棱镜9 (第一平面镜6和第二平面镜…组成了一整体结构，以保证了三者之间的相对位置关系，进一步提高了红外光谱干涉仪的稳定度。进一步地，光学单体结构10的壳体结构和支撑结构(立柱11和镜体支撑结构12) 均采用与分束镜2的热膨胀系数相近的光学材料，在热膨胀系数的差值小于2. OX ΙΟ—6 —1) 时为宜，以保证温度变化时红外光谱干涉仪的干涉度不发生明显的变化。实施例4如图7所示为本发明红外光谱干涉仪的一个实际结构示意图，本实施例包含了实施例1的光路结构和实施例3的光学单体结构10，同时由于干涉仪的分束镜2对湿度相当敏感，本实施例中示出了一个密封的干涉仪壳体15，干涉仪壳体15开设有入射光窗口 17和干涉光窗口 18，内设驱动动立体角镜8的直线驱动电机16，以及用于电机控制和采样信号的HeNe激光器19。实施例3中的光学单体结构10、以及定立体角镜7、动立体角镜8均安装在干涉仪壳体15内部，同时直线驱动电机16和两个反射镜20、21也安装在干涉仪壳体 15内部。其中，光源发出的光经准直后通过入射光窗口 17进入干涉仪壳体15内并投射到光学单体结构10的分束镜2上，经立体角镜和平面镜返回分束镜2的两束光经干涉光窗口 18射出干涉仪壳体15，入射光窗口 17和干涉光窗口 18上均安装有密封窗片；直线驱动电机16用于驱动动立体角镜8沿其光轴方向左右移动；HeNe激光器19的入射口探入干涉仪壳体15内部，进入干涉仪壳体15内的HeNe激光经第一反射镜20和第二反射镜21的反射， 与从入射光窗口 17进入的入射光相平行并进入光学单体结构10内投射到分束镜2上。光源发出的光经准直后通过入射光窗口 17进入干涉仪壳体15后投射到光学单体结构10的分束镜2上，分束镜2将其分成两束光一束反射光、一束透射光，反射光经定立体角镜7反射到直角棱镜9的直角面上，再由直角棱镜9的直角面沿原光路将其反射回定立体角镜7上，最后反射回分束镜2后并透过分束镜2经干涉光窗口 18投射到干涉仪壳体 15外的检测器4上；分束镜2分成的透射光经补偿镜3、动立体角镜8反射到直角棱镜9的另一直角面上，再由直角棱镜9的另一直角面沿原光路将其反射回动立体角镜8上，后经补偿镜3返回分束镜2后，经分束镜2反射并通过干涉光窗口 18投射到干涉仪壳体15外的检测器4上。两束从干涉光窗口 18射出的光束射向检测器4发生干涉，在上述过程中，直线驱动电机16沿其光轴方向不断地驱动动立体角镜8往复运动，以改变两光束经过的光程差， 从而形成干涉图，干涉图经检测器4检测后做傅立叶反变换即可得到光谱图。这里的HeNe 激光器19产生的单色光波，经第一反射镜20和第二反射镜21后进入光学单体结构10的分束镜2，并经上述同样的过程产生两束光束并发生干涉，通过HeNe激光器19所得到的干涉图主要用于直线驱动电机16的控制、移动距离的标定和采样。除HeNe激光器19外，所有器件均封装在密封的干涉仪壳体15内，使其摆脱了对潮湿的敏感。这里的HeNe激光器19可以用半导体激光器来替代，但从性能方面看，HeNe激光器19比半导体激光器要稳定。实施例5如图8所示，为包含有实施例4中的红外光谱干涉仪的红外光谱仪的一种结构示意图。红外光源1发出的红外光，经椭球面光源聚光镜22汇聚到孔径光阑观，孔径光阑28 根据测量光谱分辨率的需要，保留适当大小的光斑，透过光阑观的红外光经抛物面准直镜 23准直后进入实施例4中所述的红外光谱干涉仪内，被红外光谱干涉仪产生干涉，并被红外光谱干涉仪的动立体角镜8调制，干涉调制后的光线经抛物面聚焦镜M聚焦到样品室25 内的放在样品架沈上的样品上，并透过样品，携带样品的吸收光谱信息，透过样品的红外光经椭球面聚光镜27聚焦到检测器4上，由检测器4检测出干涉图并传送给处理器四，处理器四进行傅立叶反变换的数学处理，将干涉图还原成光谱图。
权利要求
1.一种红外光谱干涉仪，其特征在于，包括发出平行光线的光源(1)，在所述平行光线的前进方向上设置有分束镜O)，在分束镜O)的透射光路上依次设置有补偿镜(3)、可沿其光轴方向移动的动立体角镜(8)和固定的第一平面镜(6)，透射光透过所述补偿镜(3)经动立体角镜(8)反射到第一平面镜(6)上，所述第一平面镜(6)将入射光沿原路反射回动立体角镜⑶并进一步透过补偿镜⑶返回分束镜O)，分束镜⑵将其反射至检测器⑷； 在分束镜( 的反射光路上依次设置有固定的定立体角镜(7)和固定的第二平面镜(5)，反射光束经定立体角镜(7)反射到第二平面镜( 上，所述第二平面镜( 将入射光线沿原路反射回分束镜( 并透过分束镜( 投射至检测器；其中的分束镜O)的镀有分束膜的面平行于所述第二平面镜(5)和第一平面镜(6)构成的夹角的角平分线，第二平面镜 (5)垂直于定立体角镜(7)的光轴，第一平面镜(6)垂直于动立体角镜(8)的光轴，所述补偿镜C3)平行于所述分束镜( 设置，且与所述分束镜O)同材质、等厚度，所述光源(1) 的平行光线经分束镜( 后的透射光平行于动立体角镜(8)的光轴，所述光源(1)的平行光线经分束镜O)的反射光线平行于定立体角镜(7)的光轴。
2.根据权利要求1所述的红外光谱干涉仪，其特征在于，所述分束镜(2)的镀有分束膜的面位于第二平面镜(5)和第一平面镜(6)构成的夹角的角平分线上。
3.根据权利要求1或2所述的红外光谱干涉仪，其特征在于，所述第二平面镜( 和第一平面镜(6)构成45° -135°夹角。
4.根据权利要求3所述的红外光谱干涉仪，其特征在于，所述第二平面镜( 和第一平面镜(6)构成90°或60°的夹角。
5.根据权利要求3或4所述的红外光谱干涉仪，其特征在于，所述第一平面镜(6)的一端和第二平面镜(5)的一端相接，所述第一平面镜(6)的远离第二平面镜(5)的另一端位于动立体角镜(8)的光轴上，所述第二平面镜(5)的远离第一平面镜(6)的另一端位于定立体角镜(7)的光轴上。
6.根据权利要求5所述的红外光谱干涉仪，其特征在于，用镀有金属膜的直角棱镜(9) 取代第二平面镜( 和第一平面镜(6)，所述直角棱镜(9)的两个直角面分别相当于第一平面镜(6)和第二平面镜(5)。
7.根据权利要求6所述的红外光谱干涉仪，其特征在于，还包括有光学单体结构(10)， 所述光学单体结构(10)包括有壳体结构和固定在壳体结构内的所述直角棱镜(9)、所述分束镜(2)和所述补偿镜(3)。
8.根据权利要求7所述的红外光谱干涉仪，其特征在于，所述光学单体结构(10)还包括立柱(11)和镜体支撑结构(12)，所述壳体结构包括上顶(13)和下底(14)，所述直角棱镜(9)通过上顶(1 和下底(14)固定在壳体结构的一端，所述立柱(11)通过上顶(13) 和下底(14)固定在壳体结构的相对的另一端，所述分束镜( 和补偿镜C3)固定在镜体支撑结构(12)上，所述镜体支撑结构(12)固定在壳体结构内并所述分束镜O)的镀有分束膜的面平行于直角棱镜(9)的两个直角面的夹角的角平分线或所述分束镜( 的镀有分束膜的面位于直角棱镜(9)的两个直角面的夹角的角平分线上。
9.根据权利要求8所述的红外光谱干涉仪，其特征在于，所述壳体结构、立柱(11)和镜体支撑结构(12)采用与所述分束镜(2)的热膨胀系数相近的光学材料，其中的热膨胀系数相近是指热膨胀系数的差值小于2. OX IO-6IT1tj
10.根据权利要求7至9之一所述的红外光谱干涉仪，其特征在于，还包括干涉仪壳体 (15)和直线驱动电机(16)，所述光学单体结构(10)、定立体角镜(7)、动立体角镜(8)和直线驱动电机(16)均位于所述干涉仪壳体(15)内部，所述直线驱动电机(16)用于驱动动立体角镜(8)沿其光轴方向左右移动。
11.根据权利要求10所述的红外光谱干涉仪，其特征在于，所述干涉仪壳体(15)上开有入射光窗口(17)和干涉光窗口(18)，其中所述光源发出的平行光线通过入射光窗口(17)进入干涉仪并投射到光学单体结构(10)的分束镜(2)上，干涉光通过干涉光窗口 (18)投射到干涉仪壳体(1 外的检测器(4)上，所述入射光窗口(17)和干涉光窗口(18) 上安装有密封窗片，所述红外光谱干涉仪还包括HeNe激光器(19)或半导体激光器和反射镜，其中HeNe激光器(19)或半导体激光器的入射口探入干涉仪壳体(1 内部，在HeNe激光器(19)或半导体激光器的光路上设置有一个或若干个反射镜将激光反射成与所述光源发出的平行光线相平行的光路并投射进入光学单体结构(10)的分束镜(2)上。
12.—种红外光谱仪，其特征在于，该红外光谱仪包括所述权利要求1-11之一所述的红外光谱干涉仪。
全文摘要
本发明提出了一种红外光谱干涉仪，包括发出平行光线的光源，在平行光线的前进方向上设置有分束镜，在分束镜的透射光路上依次设置有补偿镜、动立体角镜和第一平面镜；在分束镜的反射光路上依次设置有定立体角镜和第二平面镜；其中的分束镜的镀有分束膜的面平行于所述第二平面镜和第一平面镜构成的夹角的角平分线，第二平面镜垂直于定立体角镜的光轴，第一平面镜垂直于动立体角镜的光轴。该干涉仪的独特的光路设计，使其既不受立体角镜的角度偏移的影响同时也不受立体角镜顶点的位置平移的影响，因此抗环境干扰能力强。同时，本发明还提供了一种采用该红外光谱干涉仪的红外光谱仪，能够获得同样有益的技术效果。
文档编号G01J3/02GK102359818SQ20111028553
公开日2012年2月22日 申请日期2011年9月23日 优先权日2011年9月23日
发明者吴琼水, 张新民, 曾立波 申请人:北京华夏科创仪器技术有限公司
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