激光光谱仪.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910308568.2 (22)申请日 2019.04.17 (71)申请人 北京理工大学珠海学院 地址 519088 广东省珠海市香洲区金凤路6 号 (72)发明人 黄振永薛竣文王利利裴雪丹 苏秉华 (74)专利代理机构 北京同辉知识产权代理事务 所(普通合伙) 11357 代理人 张明利 (51)Int.Cl. G01J 3/02(2006.01) G01J 3/08(2006.01) (54)发明名称 一种激光光谱仪 (57)摘要 本发明公开一种激光光谱仪,光谱仪包括。

2、安 装壳体， 安装壳体包括安装板， 安装板上设有三 组对称分布的限位块， 安装板上设有三组对称分 布的安装固定块， 发光区包括充电电池， 三组安 装固定块内分别安装有红光激光器、 绿光激光器 和蓝光激光器， 安装壳体上设有盖板。 本发明光 谱仪通过控制开关打开激光器， 打开一个激光器 研究单色光的色散， 打开两个激光器研究双色复 合光的色散、 颜色合成规律， 打开三个激光器研 究三色复合光的色散、 颜色合成规律； 方便实验 教学授课， 实现对光的合成规律和棱镜的色散规 律的研究， 方便学生对光学知识的深度认识。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 109990897 A 2019.07。

3、.09 CN 109990897 A 1.一种激光光谱仪,光谱仪包括安装壳体(1)， 安装壳体(1)包括安装板(101)， 安装板 (101)上设有第一侧板(102)、 第二侧板(103)、 第三侧板(104)和第四侧板(105)， 其特征在 于， 所述安装板(101)上设有发光区(2)、 光束整形区(3)和光的折射反射区(4)； 所述安装板(101)上设有三组对称分布的限位块(13)， 安装板(101)上设有三组对称分 布的安装固定块(14)， 限位块(13)与安装固定块(14)相间分布； 所述发光区(2)包括充电电池(21)， 三组安装固定块(14)内分别安装有红光激光器 (22)、 绿光。

4、激光器(23)和蓝光激光器(24)； 所述光束整形区(3)包括第一平面镜(31)、 合成棱镜(32)、 第二平面镜(33)、 凹透镜 (34)、 凸透镜(35)和柱面镜(36)； 所述折射反射区(4)包括三棱镜(41)、 第三平面镜(42)、 第四平面镜(43)和无色玻璃 (44)； 所述安装壳体(1)上设有盖板(5)。 2.根据权利要求1所述的一种激光光谱仪,其特征在于， 所述第一侧板(102)与第二侧 板(103)平行分布， 第三侧板(104)与第四侧板(105)平行分布， 第一侧板(102)与第三侧板 (104)垂直分布， 第一侧板(102)、 第二侧板(103)、 第三侧板(104)与。

5、第四侧板(105)位于安 装板(101)上形成闭合区间； 所述安装板(101)上设有阵列分布的支撑连接柱(11)， 支撑连 接柱(11)上设有螺纹孔(12)。 3.根据权利要求1所述的一种激光光谱仪,其特征在于， 所述充电电池(21)通过限位块 (13)进行限位， 充电电池(21)的两端分别设有弹性触片(211)和抵接触片(212)， 弹性触片 (211)和抵接触片(212)均固定在安装板(101)上， 抵接触片(212)上连接有正极接线(213)， 弹性触片(211)上设有负极接线(214)， 正极接线(213)上设有控制开关(215)； 所述负极接 线(214)与正极接线(213)的一端与。

6、充电电池(21)连接， 另一端与红光激光器(22)、 绿光激 光器(23)和蓝光激光器(24)连接， 使得三组充电电池(21)分别对红光激光器(22)、 绿光激 光器(23)和蓝光激光器(24)进行供电； 所述红光激光器(22)、 绿光激光器(23)和蓝光激光 器(24)的激光束射线口处设有透镜头(25)， 红光激光器(22)、 绿光激光器(23)和蓝光激光 器(24)均为半导体激光器。 4.根据权利要求1所述的一种激光光谱仪,其特征在于， 所述安装板(101)上设有成90 度对称分布的两个第一固定件， 第一固定件与水平成45度角分布， 每组第一固定件包括相 对分布的两个第一U型卡块(201)。

7、， 第一平面镜(31)固定在第一固定件上、 与水平成45度角 分布； 所述安装板(101)上、 两个第一固定件之间设有第二固定件， 第二固定件包括阵列分 布的四个第一L型卡块(202)， 合成棱镜(32)通过第二固定件的四个第一L型卡块(202)进行 固定； 所述安装板(101)上、 第二固定件的上方设有与合成棱镜(32)成45度角分布的第三固 定件， 第三固定件包括相对分布的第二U型卡块(203)， 第二平面镜(33)通过第三固定件的 两个第二U型卡块(203)进行固定。 5.根据权利要求1所述的一种激光光谱仪,其特征在于， 所述安装板(101)上、 第二平面 镜(33)的倾斜方向上设有第四。

8、固定件， 第四固定件包括相对分布的两个第三U型卡块 (204)， 凹透镜(34)通过第四固定件的两个第三U型卡块(204)进行固定； 所述安装板(101) 上、 凹透镜(34)的一侧设有第五固定件， 第五固定件包括相对分布的两个第四U型卡块 (205)， 凸透镜(35)通过第五固定件的两个第四U型卡块(205)进行固定， 凸透镜(35)与第二 权利要求书 1/2 页 2 CN 109990897 A 2 平面镜(33)分别位于凹透镜(34)的两侧； 所述安装板(101)上、 凸透镜(35)的一侧设有第六 固定件， 第六固定件包括对相对分布的两个第五U型卡块(206)， 柱面镜(36)通过第六固。

9、定 件的两个第五U型卡块(206)进行固定， 柱面镜(36)与凹透镜(34)分别位于凸透镜(35)的两 侧， 柱面镜(36)与凹透镜(34)、 凸透镜(35)的光心位于同一直线上。 6.根据权利要求1所述的一种激光光谱仪,其特征在于， 所述三棱镜(41)为等边三棱 镜。 7.根据权利要求1所述的一种激光光谱仪,其特征在于， 所述安装板(101)上、 柱面镜 (36)的一侧设有第七固定件， 第七固定件包括阵列分布的三个V型卡块(207)， 三棱镜(41) 通过第七固定件的三个V型卡块(207)固定； 所述第三侧板(104)上设有对称分布的第二L型 卡块(1041)， 第三侧板(104)上设有第三。

10、平面镜(42)， 第三平面镜(42)通过第二L型卡块 (1041)固定在第三侧板(104)上； 所述第二侧板(103)上设有对称分布的第三L型卡块 (1031)， 第二侧板(103)上设有第四平面镜(43)， 第四平面镜(43)通过第三L型卡块(1031) 固定在第二侧板(103)上； 所述第四侧板(105)上设有光线射出口(1051)， 第四侧板(105)的 内、 光线射出口(1051)的两侧均设有第四L型卡块(1052)， 第四侧板(105)上设有无色玻璃 (44)， 无色玻璃(44)通过第四L型卡块(1052)固定在第四侧板(105)上。 8.根据权利要求1所述的一种激光光谱仪,其特征在。

11、于， 所述安装板(101)上设有几字 型隔光板(1011)， 隔光板(1011)上设有透光口(1012)， 隔光板(1011)将发光区(2)、 光束整 形区(3)和三棱镜(41)与第三平面镜(42)、 第四平面镜(43)和无色玻璃(44)分隔成两个区 域， 从三棱镜(41)射出的光线通过透光口(1012)射出。 9.根据权利要求1所述的一种激光光谱仪,其特征在于， 所述盖板(5)上设有螺钉(15)， 盖板(5)通过螺钉(15)和螺纹孔(12)配合与安装壳体(1)紧固连接。 权利要求书 2/2 页 3 CN 109990897 A 3 一种激光光谱仪 技术领域 0001 本发明涉及一种光学试验仪。

12、， 具体是一种激光光谱仪。 背景技术 0002 光学是物理学教育中重要的知识点之一， 光的合成规律和色散也是该学科的重 点， 在光学进行研究的过程中通常需要光谱仪对光学的相关知识点进行研究， 以方便教学 和提高授课效率， 让学生更快的了解光学的相关内容， 现有技术中的光谱仪只能同时采用 一种光源， 光谱宽度较窄， 不能实现研究颜色的合成规律， 功能和效果单一， 需要多个光谱 仪同时使用才能实现对多种色光的色散现象的研究。 发明内容 0003 本发明的目的在于提供一种激光光谱仪， 打开三个控制开关， 红光激光器、 绿光激 光器和蓝光激光器分别射出红色、 绿色和蓝色激光束， 红色、 绿色和蓝色激光。

13、束通过合成棱 镜形成复色光， 复色光经过第二平面镜反射依次进入凹透镜、 凸透镜和柱面镜， 形成一字线 形光束， 一字线形光束射入三棱镜后， 光束产生色散， 色散的光束经过第三平面镜、 第四平 面镜和无色玻璃反射， 由光线射出口射出投影在投影面上； 只打开一个控制开关， 观察单色 光的色散现象； 打开任意两个控制开关， 观察两种单色光的复合光的色散效果； 打开三个控 制开关实现对光的合成规律和棱镜的色散规律的展示和研究。 0004 本发明的目的可以通过以下技术方案实现： 0005 一种激光光谱仪,光谱仪包括安装壳体， 安装壳体包括安装板， 安装板上设有第一 侧板、 第二侧板、 第三侧板和第四侧板。

14、， 所述安装板上设有发光区、 光束整形区和光的折射 反射区。 0006 所述安装板上设有三组对称分布的限位块， 安装板上设有三组对称分布的安装固 定块， 限位块与安装固定块相间分布。 0007 所述发光区包括充电电池， 三组安装固定块内分别安装有红光激光器、 绿光激光 器和蓝光激光器。 0008 所述光束整形区包括第一平面镜、 合成棱镜、 第二平面镜、 凹透镜、 凸透镜和柱面 镜。 0009 所述折射反射区包括三棱镜、 第三平面镜、 第四平面镜和无色玻璃。 0010 所述安装壳体上设有盖板。 0011 进一步的， 所述第一侧板与第二侧板平行分布， 第三侧板与第四侧板平行分布， 第 一侧板与第三。

15、侧板垂直分布， 第一侧板、 第二侧板、 第三侧板与第四侧板位于安装板上形成 闭合区间； 所述安装板上设有阵列分布的支撑连接柱， 支撑连接柱上设有螺纹孔。 0012 进一步的， 所述充电电池通过限位块进行限位， 充电电池的两端分别设有弹性触 片和抵接触片， 弹性触片和抵接触片均固定在安装板上， 抵接触片上连接有正极接线， 弹性 触片上设有负极接线， 正极接线上设有控制开关； 所述负极接线与正极接线的一端与充电 说明书 1/5 页 4 CN 109990897 A 4 电池连接， 另一端与红光激光器、 绿光激光器和蓝光激光器连接， 使得三组充电电池分别对 红光激光器、 绿光激光器和蓝光激光器进行供。

16、电； 所述红光激光器、 绿光激光器和蓝光激光 器的激光束射线口处设有透镜头， 红光激光器、 绿光激光器和蓝光激光器均为半导体激光 器。 0013 进一步的， 所述安装板上设有成90度对称分布的两个第一固定件， 第一固定件与 水平成45度角分布， 每组第一固定件包括相对分布的两个第一U型卡块， 第一平面镜固定在 第一固定件上、 与水平成45度角分布； 所述安装板上、 两个第一固定件之间设有第二固定 件， 第二固定件包括阵列分布的四个第一L型卡块， 合成棱镜通过第二固定件的四个第一L 型卡块进行固定； 所述安装板上、 第二固定件的上方设有与合成棱镜成45度角分布的第三 固定件， 第三固定件包括相对。

17、分布的第二U型卡块， 第二平面镜通过第三固定件的两个第二 U型卡块进行固定。 0014 进一步的， 所述安装板上、 第二平面镜的倾斜方向上设有第四固定件， 第四固定件 包括相对分布的两个第三U型卡块， 凹透镜通过第四固定件的两个第三U型卡块进行固定； 所述安装板上、 凹透镜的一侧设有第五固定件， 第五固定件包括相对分布的两个第四U型卡 块， 凸透镜通过第五固定件的两个第四U型卡块进行固定， 凸透镜与第二平面镜分别位于凹 透镜的两侧； 所述安装板上、 凸透镜的一侧设有第六固定件， 第六固定件包括对相对分布的 两个第五U型卡块， 柱面镜通过第六固定件的两个第五U型卡块进行固定， 柱面镜与凹透镜 分。

18、别位于凸透镜的两侧,柱面镜与凹透镜、 凸透镜的光心位于同一直线上。 0015 进一步的， 所述三棱镜为等边三棱镜。 0016 进一步的， 所述安装板上、 柱面镜的一侧设有第七固定件， 第七固定件包括阵列分 布的三个V型卡块， 三棱镜通过第七固定件的三个V型卡块固定； 所述第三侧板上设有对称 分布的第二L型卡块， 第三侧板上设有第三平面镜， 第三平面镜通过第二L型卡块固定在第 三侧板上； 所述第二侧板上设有对称分布的第三L型卡块， 第二侧板上设有第四平面镜， 第 四平面镜通过第三L型卡块固定在第二侧板上； 所述第四侧板上设有光线射出口， 第四侧板 的内、 光线射出口的两侧均设有第四L型卡块， 第。

19、四侧板上设有无色玻璃， 无色玻璃通过第 四L型卡块固定在第四侧板上。 0017 进一步的， 所述安装板上设有几字型隔光板， 隔光板上设有透光口， 隔光板将发光 区、 光束整形区和三棱镜与第三平面镜、 第四平面镜和无色玻璃分隔成两个区域， 三棱镜射 出的光线通过透光口射出。 0018 进一步的， 所述盖板上设有螺钉， 盖板通过螺钉和螺纹孔配合与安装壳体紧固连 接。 0019 本发明的有益效果： 0020 1、 本发明光谱仪通过控制开关打开激光器， 打开一个激光器研究单色光的色散， 打开两个激光器研究双色复合光的色散、 颜色合成规律， 打开三个激光器研究三色复合光 的色散， 颜色合成规律， 方便实。

20、验教学授课， 实现对光的合成规律和棱镜的色散规律的展示 和研究， 方便学生对光学知识的深度认识； 0021 2、 本发明光谱仪通过第三平面镜、 第四平面镜对光进行反射， 增加光路长度， 扩大 色散光谱的宽度， 方便观察色散细节。 说明书 2/5 页 5 CN 109990897 A 5 附图说明 0022 下面结合附图对本发明作进一步的说明。 0023 图1是本发明光谱仪结构示意图； 0024 图2是本发明光谱仪局部结构示意图； 0025 图3是本发明光谱仪局部结构示意图； 0026 图4是本发明图3中A处放大结构示意图； 0027 图5是本发明光谱仪局部结构示意图； 0028 图6是本发明光。

21、谱仪结构示意图。 具体实施方式 0029 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完 整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于 本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它 实施例， 都属于本发明保护的范围。 0030 一种激光光谱仪,光谱仪包括安装壳体1， 如图1所示， 安装壳体1包括安装板101， 安装板101上设有第一侧板102、 第二侧板103、 第三侧板104和第四侧板105， 第一侧板102与 第二侧板103平行分布， 第三侧板104与第四侧板105平行分布， 第一侧。

22、板102与第三侧板104 垂直分布， 第一侧板102、 第二侧板103、 第三侧板104与第四侧板105位于安装板101上形成 闭合区间。 0031 安装板101上设有阵列分布的支撑连接柱11， 支撑连接柱11上设有螺纹孔12。 0032 安装板101上设有发光区2、 光束整形区3和光的折射反射区4。 0033 安装板101上设有三组对称分布的限位块13， 如图2所示， 安装板101上设有三组对 称分布的安装固定块14， 限位块13与安装固定块14相间分布。 0034 发光区2包括充电电池21， 充电电池21采用3.7V的充电锂电池， 充电电池21通过限 位块13进行限位， 充电电池21的两端。

23、分别设有弹性触片211和抵接触片212， 弹性触片211和 抵接触片212均固定在安装板101上， 抵接触片212上连接有正极接线213， 弹性触片211上设 有负极接线214， 正极接线213上设有控制开关215,控制开关215固定在安装板101上。 0035 三组安装固定块14内分别安装有红光激光器22、 绿光激光器23和蓝光激光器24， 负极接线214与正极接线213的一端与充电电池21连接， 另一端与红光激光器22、 绿光激光 器23和蓝光激光器24连接， 使得三组充电电池21分别对红光激光器22、 绿光激光器23和蓝 光激光器24进行供电。 0036 红光激光器22、 绿光激光器23。

24、和蓝光激光器24的激光束射线口处设有透镜头25， 红光激光器22、 绿光激光器23和蓝光激光器24均为半导体激光器。 0037 打开三个控制开关215， 红光激光器22、 绿光激光器23和蓝光激光器24分别射出红 色、 绿色和蓝色激光束。 0038 安装板101上设有成90度对称分布的两个第一固定件， 如图3所示， 第一固定件与 水平成45度角分布， 每组第一固定件包括相对分布的两个第一U型卡块201， 光束整形区3包 括固定在第一固定件上、 与水平成45度角分布的第一平面镜31。 0039 安装板101上、 两个第一固定件之间设有第二固定件， 第二固定件包括阵列分布的 说明书 3/5 页 6。

25、 CN 109990897 A 6 四个第一L型卡块202， 第二固定件通过四个第一L型卡块202内固定设有合成棱镜32。 0040 安装板101上、 第二固定件的上方设有与合成棱镜32成45度角分布的第三固定件， 如图4所示， 第三固定件包括相对分布的第二U型卡块203， 第三固定件通过两个第二U型卡 块203内固定设有45度角分布的第二平面镜33。 0041 安装板101上、 第二平面镜33的倾斜方向上设有第四固定件， 第四固定件包括相对 分布的两个第三U型卡块204， 第四固定件通过两个第三U型卡块204内固定设有凹透镜34。 0042 安装板101上、 凹透镜34的一侧设有第五固定件，。

26、 第五固定件包括相对分布的两个 第四U型卡块205， 第五固定件通过两个第四U型卡块205固定设有凸透镜35， 凸透镜35与第 二平面镜33分别位于凹透镜34的两侧。 0043 凸透镜35和凹透镜34共用焦点、 且凸透镜35和凹透镜34的光心等高， 均位于系统 光轴上， 细平行光束穿过凹透镜34后形成发散光， 发散光的反向延长线的交点为凹透镜34 的虚焦点， 同时是凸透镜35的实焦点， 发散光经凸透镜35形成粗平行光束， 实现对激光的扩 散作用。 0044 安装板101上、 凸透镜35的一侧设有第六固定件， 第六固定件包括对相对分布的两 个第五U型卡块206， 第六固定件通过两个第五U型卡块2。

27、06固定设有柱面镜36， 柱面镜36与 凹透镜34分别位于凸透镜35的两侧。 0045 红色激光束和蓝光激光束通过两个第一平面镜31反射， 正交进入合成棱镜32， 绿 色激光束直接正交进入合成棱镜32， 红色、 绿色和蓝色激光束在合成棱镜32内聚交于一点， 合成棱镜32对红色、 绿色和蓝色激光束进行合成， 合成后合成棱镜32射出复色光， 复色光光 线的截面为细圆形， 复色光经过第二平面镜33反射依次进入凹透镜34、 凸透镜35、 柱面镜 36， 凹透镜34将复色光聚焦为光状聚光点， 凸透镜35将光点变成平行光， 凹透镜34、 凸透镜 35对复色光进行扩束， 柱面镜36将平行光变成一字线形光束，。

28、 一字线形光束垂直于投射面。 0046 安装板101上、 柱面镜36的一侧设有第七固定件， 如图5所示， 第七固定件包括阵列 分布的三个V型卡块207， 折射反射区4包括固定在第七固定件上的三棱镜41， 第七固定件通 过三个V型卡块207固定三棱镜41， 三棱镜41为等边三棱镜。 0047 第三侧板104上设有对称分布的第二L型卡块1041， 第三侧板104上设有第三平面 镜42， 第三平面镜42通过第二L型卡块1041固定在第三侧板104上， 第三平面镜42和第四平 面镜43对光束进行反射增加光路的长度， 扩大色散光谱的宽度， 便于观察色散的细节。 0048 第二侧板103上设有对称分布的第。

29、三L型卡块1031， 第二侧板103上设有第四平面 镜43， 第四平面镜43通过第三L型卡块1031固定在第二侧板103上。 0049 第四侧板105上设有光线射出口1051， 第四侧板105的内、 光线射出口1051的两侧 均设有第四L型卡块1052， 第四侧板105上设有无色玻璃44， 无色玻璃44通过第四L型卡块 1052固定在第四侧板105上。 0050 安装板101上设有几字型隔光板1011， 隔光板1011上设有透光口1012， 隔光板1011 将发光区2、 光束整形区3和三棱镜41与第三平面镜42、 第四平面镜43和无色玻璃44分隔成 两个区域， 三棱镜41射出的光线通过透光口1。

30、012射出。 0051 安装壳体1上设有盖板5， 盖板5上设有螺钉15， 如图6所示， 盖板5通过螺钉15和螺 纹孔12配合与安装壳体1紧固连接。 0052 使用时， 打开三个控制开关215， 红光激光器22、 绿光激光器23和蓝光激光器24分 说明书 4/5 页 7 CN 109990897 A 7 别射出红色、 绿色和蓝色激光束， 红色、 绿色和蓝色激光束通过合成棱镜32形成复色光， 复 色光经过第二平面镜33反射依次进入凹透镜34、 凸透镜35和柱面镜36， 形成一字线形光束， 一字线形光束射入三棱镜41后， 光束产生色散， 色散的光束依次经过第三平面镜42和第四 平面镜43反射、 无色。

31、玻璃44折射， 由光线射出口1051射出投影在投影面上； 只打开一个控制 开关215， 观察单色光的色散现象； 打开任意两个控制开关215， 观察两种单色光的复合光的 色散效果； 打开三个激光器研究三色复合光的色散、 颜色合成规律。 0053 在本说明书的描述中， 参考术语 “一个实施例” 、“示例” 、“具体示例” 等的描述意指 结合该实施例或示例描述的具体特征、 结构、 材料或者特点包含于本发明的至少一个实施 例或示例中。 在本说明书中， 对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。 而且， 描述的具体特征、 结构、 材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合 适的方式。

32、结合。 0054 以上显示和描述了本发明的基本原理、 主要特征和本发明的优点。 本行业的技术 人员应该了解， 本发明不受上述实施例的限制， 上述实施例和说明书中描述的只是说明本 发明的原理， 在不脱离本发明精神和范围的前提下， 本发明还会有各种变化和改进， 这些变 化和改进都落入要求保护的本发明范围内。 说明书 5/5 页 8 CN 109990897 A 8 图1 图2 说明书附图 1/4 页 9 CN 109990897 A 9 图3 图4 说明书附图 2/4 页 10 CN 109990897 A 10 图5 说明书附图 3/4 页 11 CN 109990897 A 11 图6 说明书附图 4/4 页 12 CN 109990897 A 12 。