童建平等

摘要： 目前微型紫外光谱仪多采用背向减薄式或镀膜CCD作为感光元件，针对其价格昂贵的问题，提出了将高性价比的CMOS传感器芯片S11639应用于紫外可见光谱仪中的设计方案，系统采用非对称性的切尔尼特纳光学系统进行分光处理，利用STM32微处理器芯片配合复杂可编程逻辑器件CPLD来设计电路将数据上传到上位机，进行光谱图像显示。通过实验对比，验证了用该方案设计的微型紫外可见光纤光谱仪，具有良好的紫外敏感性，频谱范围为200～900 nm，分辨率可达1.5 nm。

关键词： 线阵CMOS； 紫外； 微型光谱仪

中图分类号： TH 741文献标志码： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2015.03.018

Abstract： Currently micro ultraviolet spectrometer mostly uses thin and backilluminating or coated CCD as a sensitive element. But it is too expensive. To address this problem， this paper designs an ultraviolet spectrometer using CMOS sensor chip S11639 as the sensitive element. This design adopts asymmetry CzernyTurner optical system for optical processing， using microprocessor chip STM32 and cooperating complex programmable logic device CPLD to design the circuit to upload data to the computer to display the spectral image. The micro UVVIS spectrometer designed by this paper has good sensitivity of UV spectrum. Its wavelength range is 200～900 nm. Its resolution is up to 1.5 nm.

Keywords： linear CMOS； ultraviolet； micro spectrometer

引言光谱仪器是光学仪器的重要组成部分，它是运用光学原理对物质的结构和成分等进行测量、分析和处理的基本设备，其中微型化的光谱仪器具有体积小、精度高、测量范围大、速度快等优点[1]。在一些特殊的研究领域，不仅仅需要对可见光波段进行光谱分析，还需要测量紫外波段（波长为200～400 nm），而普通CCD对紫外频谱的响应效果都不好[2]。目前采用对减薄式CCD进行背向照射，该方法能提高其量子效率[3]，但是其加工工艺复杂，使得成本居高不下，单片价格就高达5 000元以上，导致以背向减薄式CCD为探测器的光谱仪器价格昂贵。为了使得CCD在紫外也能取得良好的响应效果并降低器件成本，很多厂家与国内的一些研制单位（例如美国海洋公司、清华大学、上海理工大学、浙江大学、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所等）都尝试在目前常用的线阵CCD（如SONY ILX511A、SONY ILX554B、Toshiba1304）的基础上，采用CCD紫外荧光增强技术来提高在紫外部分的成像效果[4]。……