基于角度敏感热发射的微型光谱仪和光谱分析方法与流程

本发明涉及光电器件，尤其涉及一种基于角度敏感热发射的微型光谱仪和光谱分析方法。

背景技术：

1、光谱分析技术是物质检测领域的核心技术之一，包括吸收光谱和发射光谱，其中吸收光谱是利用待测样品对选定波长的光的特异性吸收来辨别其组分以及含量。

2、随着现场快检和各种轻载荷平台光谱检测需求的迅速增加，微型光谱仪甚至芯片光谱仪引起了广泛的关注和需求。然而绝大多数现有技术中，所提供的光谱仪的光源与色散单元都是分离的，而且均需要一系列工作在不同波长通道的结构才能组合成完整的色散单元，导致器件结构复杂，难以实现集成化和小型化。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于角度敏感热发射的微型光谱仪和光谱分析方法。

2、为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

3、第一方面，本发明提供一种基于角度敏感热发射的微型光谱仪，其包括加热单元、热发射单元以及感应单元；

4、所述加热单元与所述热发射单元配合设置，用于对所述热发射单元进行加热；所述热发射单元具有角度敏感的微纳热发射结构，所述微纳热发射结构具有中心轴且存在多个发射轴，任一所述发射轴与所述中心轴形成发射角，所述微纳热发射结构发出的红外光沿所述发射轴和中心轴射出，且在不同发射夹角下的波长不同；

5、所述感应单元与至少部分所述发射轴所在的直线相交，用于采集不同的所述发射夹角下的红外光的光谱信息，且所述热发射单元与感应单元之间存在间隔空间，所述间隔空间能够容置待测样品。

6、第二方面，本发明还提供一种基于角度敏感热发射的光谱分析方法，其包括：

7、利用加热单元对热发射单元进行加热，使所述热发射单元在不同发射夹角下发出波长不同的红外光；

8、使所述红外光透过待测样品，记录所述红外光在不同发射夹角下的波长和光强度的测试分布信息；

9、基于所述测试分布信息，对所述待测样品进行成分分析。

10、基于上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：

11、本发明所提供的微型光谱仪基于角度敏感的单一热发射微结构，通过记录不同发射方向对应的不同波长的光强度值的分布情况就能实现光谱检测，实现了传统光谱仪中的光源和色散单元的高度集成，而且无需复杂的微结构阵列即可基于角度筛分进行不同波长下的光谱分析，显著提高了系统的集成性，降低了成本。

12、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使本领域技术人员能够更清楚地了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合详细附图说明如后。

技术特征：

1.一种基于角度敏感热发射的微型光谱仪，其特征在于，包括加热单元、热发射单元以及感应单元；

2.根据权利要求1所述的微型光谱仪，其特征在于，所述感应单元具有光谱感应面，所述光谱感应面的中心点处于所述中心轴所在的直线上，且所述光谱感应面与所述中心轴垂直。

3.根据权利要求1所述的微型光谱仪，其特征在于，所述热发射单元具有发射面，所述发射面设置有周期性的凹凸微纳结构；

4.根据权利要求3所述的微型光谱仪，其特征在于，所述介质层中，与所述发射面相背的一面为加热面，所述加热面与所述加热单元导热配合。

5.根据权利要求3所述的微型光谱仪，其特征在于，所述凹凸微纳结构的凸起高度或凹槽深度为50 nm-1μm，宽度为1-11μm；

6.基于角度敏感热发射的光谱分析方法，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的光谱分析方法，其特征在于，通过调控所述热发射单元的温度，使所述热发射单元的黑体辐射光谱覆盖所述待测样品对应的目标光谱波段。

8.根据权利要求6所述的光谱分析方法，其特征在于，具体包括：

9.根据权利要求8所述的光谱分析方法，其特征在于，所述对照分布信息和测试分布信息均体现为光强度与波长或发射角的相关关系，且均经过归一化处理。

10.根据权利要求6所述的光谱分析方法，其特征在于，具体包括：

技术总结本发明公开了一种基于角度敏感热发射的微型光谱仪和光谱分析方法。所述微型光谱仪包括加热单元、热发射单元以及感应单元；加热单元与热发射单元配合设置；热发射单元具有角度敏感的微纳热发射结构，存在多个发射轴，任一发射轴与中心轴形成发射角，在不同发射夹角下的波长不同；感应单元用于采集不同的发射夹角下的红外光的光谱信息，热发射单元与感应单元之间的间隔空间能够容置待测样品。本发明通过记录不同发射方向对应的不同波长的光强度值的分布情况就能实现光谱检测，实现了传统光谱仪中的光源和色散单元的高度集成，而且无需复杂的微结构阵列即可基于角度筛分进行不同波长下的光谱分析，显著提高了系统的集成性，降低了成本。技术研发人员：欧阳翠君,刘佩君受保护的技术使用者：佛山芯启光谱科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18