CN102297839B

CN102297839B - 一种用于吸收光谱测定的气体吸收池

Info

Publication number: CN102297839B
Application number: CN 201110131656
Authority: CN
Inventors: 闫存极; 鞠昱; 韩立; 殷伯华; 陈志琪; 谢亮
Original assignee: Institute of Electrical Engineering of CAS
Current assignee: Institute of Electrical Engineering of CAS
Priority date: 2011-05-20
Filing date: 2011-05-20
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2031-05-20
Also published as: CN102297839A

Abstract

一种用于吸收光谱测定的气体吸收池。该气体吸收池包括池体(1)、两个平面反射镜和气室。所述的气室位于两个平面反射镜之间，以多次反射光传输路径为主轴。池体(1)上覆盖平面盖板(4)。所述的气体吸收池的气室的内壁开有多个光学窗口，所述的光学窗口由两个平面反射镜暴露于气体样品的光反射表面所形成。所述的气体吸收池的气室包括一个样品流入口和一个样品流出口。光束在两个所述的平面反射镜之间的区域实现一次以上次数的反射传输，气体样品沿多次反射光传输路径流动。

Description

一种用于吸收光谱测定的气体吸收池

技术领域

本发明涉及一种利用吸收光谱测定气体成分的气体吸收池。

背景技术

目前在很多领域的应用中需要利用吸收光谱法检测ppm和ppb浓度水平的微量气体，为了提高吸收光谱技术对低浓度气体的检测灵敏度，增加光束穿过气体样品的长度是一种有效的方法。显然，单纯将光源与探测器位置远离，使光束穿越一个非常直长的透射型气体样品池，会使装置笨重、准直复杂、温度稳定性和抗震性能差。通常采用“折叠”光程，即使光束在反射镜间多次反射来实现在一个较小的空间区域内的有效光程延长。比如，比较常见的是White型气体吸收池和Herriott型气体吸收池，这两种气体吸收池都采用球面凹面反射镜在较小的气室体积内实现光路的多次反射。同样也有利用平面反射镜实现的方式，比如，在美国专利US3524066中描述了在圆柱腔体的两端安装两个平面反射镜来实现折叠光束的气体检测；在专利CN1283789中，描述了由多个反射镜相连组成的多边形的平面多路径气体吸收池。

总体来看，目前利用反射镜增加光程的气体吸收池还都存在一个比较大的气室，但气体进出口均比腔室的横截面积小得多。这不仅很容易引起气体湍流和环流，对腔室内气体的浓度有较大影响，同时由于需较长时间才能完成气室内气体样品的更新，也不利于连续变化的气体样品的实时快速检测。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提出一种用于吸收光谱测定气体成分的气体吸收池。本发明通过多次反射延长的有效光程和折线型气室结合起来，以提高吸收光谱技术对低浓度、连续变化气体样品的检测灵敏度。

本发明的气体吸收池包括两个反射镜和位于所述两个反射镜之间的区域内的折线型气室，光束在这两个反射镜之间的区域实现一次以上次数的反射传输，折线型气室以上述多次反射光传输路径为主轴，使气体样品只能沿多次反射光传输路径流动。

所述的反射镜可以是平面反射镜。

较好的，平面反射镜是平行放置的。

所述的气体吸收池的气室包括一个样品流入口和一个样品流出口。

所述的气体吸收池的气室的内壁开有多个光学窗口，所述的光学窗口由两个所述反射镜暴露于气体样品的光反射表面所形成。

在本发明气体吸收池中，气体样品通过样品流入口流入样品池，沿所述折线型气室依次流经每个光学窗口，再从样品流出口流出样品池。

本发明的有益效果是：作为一种应用于吸收光谱气体检测技术的气体吸收池，既实现了在一个较小的空间区域内的有效光程延长，又可以实现气体样品的快速周转，可以有效提高对低浓度、连续变化气体样品的检测灵敏度；同时结构简单、便于携带。

附图说明

图1为本发明实施例气体吸收池的结构示意图，A是主视图，B是左视图，C是俯视图，图中：1池体，2第一平面反射镜，3第二平面反射镜，4平面盖板；

图2为本发明实施例气体吸收池的池体内部结构及光传输路径示意图，图中：5池体上表面，6池体第一侧壁，7池体第二侧壁，8池体第三侧壁，9池体第四侧壁，10折线形沟道，11光入射孔，12光反射孔，13光出射孔，14光束，15进气孔，16出气孔。

具体实施方式

如图1所示，本发明的气体吸收池包括池体1、第一平面反射镜2、第二平面反射镜3和平面盖板4。所述的第一平面反射镜2和第二平面反射镜3分别紧贴池体1的两个相互平行的平面侧壁放置，平面盖板4覆盖在池体1上。

如图2所示，本发明实施例气体吸收池的池体1的池体上表面5为平面，池体第一侧壁6、池体第二侧壁7、池体第三侧壁8和池体第四侧壁9为平面且与池体上表面5垂直，池体第一侧壁6和池体第二侧壁7互相平行，池体第三侧壁8和池体第四侧壁9与池体第二侧壁7成5°角。在池体上表面5上刻画有折线形沟道10，折线形沟道10的折线方向分别与池体第三侧壁8和池体第四侧壁9垂直。在池体第三侧壁8上沿垂直于第三侧壁8的方向上开有一个光入射孔11，光入射孔11与折线形沟道10相通。在池体第一侧壁6和池体第二侧壁7上沿垂直于池体第一侧壁6和池体第二侧壁7方向开有多个光反射孔12，与折线形沟道10相通。在池体第四侧壁9上沿垂直于池体第四侧壁9的方向开有一个光出射孔13，光出射孔13与折线形沟道10相通。在池体第一侧壁6和池体第二侧壁7上通过外加压力分别紧密结合有第一平面反射镜2和第二平面反射镜3的光反射面，在光反射孔12的配合下在池体第一侧壁6和池体第二侧壁7上形成多个反射窗口。光入射孔11和光出射孔13由透光元件封闭。光束14沿垂直于池体第三侧壁8方向经光入射孔11入射至池体1内，沿折线形沟道10传输，在传输路径中依次在每个光反射孔12中的反射窗口反射，最终由光出射孔13出射。平面盖板4与池体上表面5形状和大小相同，通过外加压力和弹性元件，如O圈的配合下密封覆盖折线形沟道10，封闭形成气体吸收池的折线型气室。光入射孔11和光出射孔13附近的折线形沟道10内沿垂直于池体上表面5的方向开有进气孔15和出气孔16。所检测的气体样品从进气孔15进入前述折线型气室，并沿折线形沟道10流动，最后从出气孔16流出折线形气室。

Claims

1.一种用于吸收光谱测定的气体吸收池，所述的气体吸收池包括池体（1）、第一平面反射镜（2）、第二平面反射镜（3）和气室，所述的气室位于两个平面反射镜之间，以多次反射光传输路径为主轴；池体（1）上覆盖平面盖板（4）；所述的平面盖板（4）与池体上表面（5）形状和大小相同，覆盖在池体（1）上密封折线形沟道（10）；所述的第一平面反射镜（2）和第二平面反射镜（3）分别紧贴池体（1）的两个相互平行的平面侧壁放置；

其特征在于所述的池体（1）的池体上表面（5）为平面，池体第一侧壁（6）、池体第二侧壁（7）、池体第三侧壁（8）和池体第四侧壁（9）为平面且与池体上表面（5）垂直，池体第一侧壁（6）和池体第二侧壁（7）互相平行，池体第三侧壁（8）和池体第四侧壁（9）与池体第二侧壁（7）成5°角；池体上表面（5）上刻画有折线形沟道（10），折线形沟道（10）的折线方向分别与池体第三侧壁（8）和池体第四侧壁（9）垂直；在池体第三侧壁（8）上沿垂直于池体第三侧壁的方向开有光入射孔（11），光入射孔（11）与折线形沟道（10）相通；在池体第一侧壁（6）和池体第二侧壁（7）上沿垂直于池体第一侧壁（6）和池体第二侧壁（7）的方向开有多个光反射孔（12），光反射孔（12）与折线形沟道（10）相通；在池体第四侧壁（9）上沿垂直于池体第四侧壁（9）的方向开有光出射孔（13），光出射孔（13）与折线形沟道（10）相通；在池体第一侧壁（6）和池体第二侧壁（7）上分别紧密结合有第一平面反射镜（2）和第二平面反射镜（3）的光反射面，在光反射孔（12）的配合下在池体第一侧壁（6）和池体第二侧壁（7）上形成多个反射窗口；光入射孔（11）和光出射孔（13）由透光元件封闭；在光入射孔（11）和光出射孔（13）附近的折线形沟道（10）内，沿垂直于池体上表面（5）的方向开有进气孔（15）和出气孔（16）。

2.根据权利要求1所述的用于吸收光谱测定的气体吸收池，其特征在于所述的气体吸收池中，光束（14）沿垂直于池体第三侧壁（8）的方向经光入射孔（11）入射至池体（1）内，沿折线形沟道（10）传输，在传输路径中依次在每个光反射孔（12）中的反射窗口反射，最终由光出射孔（13）出射；所检测的气体样品从进气孔（15）进入前述气室，沿折线形沟道（10）流动，最后从出气孔（16）流出气室。