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电热式微机电系统微镜傅里叶变换红外光谱仪
  • ISSN号:1007-2276
  • 期刊名称:《红外与激光工程》
  • 时间:0
  • 分类:O439[机械工程—光学工程;理学—光学;理学—物理]
  • 作者机构:[1]贵州大学大数据与信息工程学院,贵州贵阳550025, [2]贵州省光电子技术及应用重点实验室,贵州贵阳550025, [3]无锡微奥科技有限公司,江苏无锡214135
  • 相关基金:国家自然科学基金(11204046); 国际合作研究项目(2014DFA00670); 国家仪器研究专项基金(2011YQ03012407)
中文摘要:

为了研制小体积、低成本、高分辨率的微型傅里叶变换红外光谱仪,通过选择电热式微机电系统(MEMS)微镜作为迈克尔逊干涉仪动镜,在满足了傅里叶光谱仪小型化、便携化的同时,利用折叠双S型Bimorph驱动结构来实现双倍位移量以确保较高分辨率,并将分束器外置来进行不同波段的灵活选择,进而实现全光谱范围的应用。以1 310 nm激光作为参考光光源,钨灯宽带光作为待测光源信号,通过信号采集、滤波、插值、光谱恢复步骤完成原始信号采集到光谱信号复原的过程。测试结果表明:电热式微镜的位移量可达到500μm,光谱理论分辨率1 nm,光谱仪整机尺寸小至62 mm×62 mm×28 mm。测试基线噪声为0.000 04,基线重复性为0.000 32,吸光度重复性为0.000 48。性能指标能满足食品安全、药品检测、石油化工等领域的光谱检测应用。

英文摘要:

In order to develop the small, low-cost, high-resolution spectrometer, a miniaturization Fourier transform infrared spectrometer was design. By selecting electro-thermal MEMS micro-mirror as the moving mirror of Michelson interferometer to make the Fourier spectrometer miniaturization and portability. At the same time, to ensure a higher resolution, the folding double S Bimorph drive structure of double displacements was designed. The beam splitter was external for selection different wave band flexibly to achieve full spectrum range. Moreover, it used 1 310 nm laser as a reference light source, and tungsten lamp as interference light signal, through the signal acquisition, filtering, interpolation and spectrum recovery steps to complete that signal collected and absorption spectra recovery process. The results show that the displacement of electro-thermal micro-mirror can reach 500 μm, and the theoretical resolution of the spectrum can be up to 1 nm, and the spectrometer machine size as small as 62 mm ×62 mm×28 mm. Also the test results show that the baseline noise is 0.000 04, the repeatability of baseline is 0.000 32 and repeatability of absorbance is 0.000 48. The performance can meet spectrum detection applications of the food safety, drug testing, petrochemical and other fields.

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期刊信息
  • 《红外与激光工程》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国航天科工集团
  • 主办单位:天津津航技术物理研究所
  • 主编:张锋
  • 地址:天津市空港经济区中环西路58号
  • 邮编:300308
  • 邮箱:irla@csoe.org.cn
  • 电话:022-58168883 /4/5
  • 国际标准刊号:ISSN:1007-2276
  • 国内统一刊号:ISSN:12-1261/TN
  • 邮发代号:6-133
  • 获奖情况:
  • 1996年获航天系统第五次科技期刊评比三等奖,1998年获航天系统第六次科技期刊评比二等奖,1997-2001年在天津市科技期刊评估中被评为一级期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:17466