CN105548014A - 可调光程的双吸收光程光学吸收装置 - Google Patents

可调光程的双吸收光程光学吸收装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了可调光程的双吸收光程光学吸收装置，包括按照Herriott型吸收池设置的可调节的左反射镜和右反射镜形成的吸收池，左反射镜上设有光通过孔，右反射镜上通过孔安装有半透半反镀膜小圆台。光束入吸收池内，在双反射镜间来回多次反射，反射到一定的次数后，经过一个半透半反镜小圆台后透射和反射，透射光产生一个较短的吸收光程，反射光继续在吸收池内来回反射，从左反射镜的光通过孔射出，产生较长的吸收光程，通过旋转带有半透半反镀膜小圆台的反射镜，可以很方便的改变双吸收光程的比例。该吸收池结构紧凑，调节方便，通过单个光学吸收池实现两个不同的吸收光程，在多组分气体测量和同位素探测等领域具有重要的应用价值。

Description

可调光程的双吸收光程光学吸收装置
技术领域
本发明涉及大气成分激光光谱探测与分析装置领域，具体的说是一种可调光程的双吸收光程光学吸收装置。
背景技术
大气成分激光光谱探测与分析是利用激光吸收光谱技术来测量大气中的痕量气体，由于某些痕量气体的吸收很小，需要加大气体的吸收光程来增加气体的吸收，提高检测的灵敏度，故需要通过多次反射装置实现小体积范围内大的吸收光程；另外，在多组分探测以及同位素探测中，强吸收需要短光程，而弱吸收需要长光程，常见的吸收池一般无法同时满足这两个需求。本发明涉及的装置可以通过一个光学多通吸收池实现两个不同的吸收光程，从而满足上述使用要求。
发明内容
本发明利用Herriott型多次反射的原理设计出一种可调光程的双吸收光程光学吸收装置，通过单吸收池产生双吸收光程。光束通过通光孔进入吸收池，在两个反射镜之间经过多次反射，达到在较小的空间内有效的增长吸收光程的目的；同时通过增加一个半透半反的小圆台实现产生双吸收光程的目的，该双吸收光程吸收池可通过改变反射镜之间的安装距离改变反射次数，调节双吸收光程的长度，优化测量结果。
本发明的技术方案如下：
可调光程的双吸收光程光学吸收装置，包括按照Herriott型吸收池设置的可调节的左反射镜和右反射镜形成的吸收池，其特征在于：所述左反射镜上设有光通过孔，所述右反射镜上通过孔安装有半透半反镀膜小圆台，所述半透半反小圆台的镀膜面和右反射镜具有相同的曲率半径。
可调光程的双吸收光程光学吸收装置，其特征在于：所述的左反射镜和右反射镜通过左支架和右支架固定设置，所述左支架和右支架内通过螺栓安装有可调节俯仰倾斜的左镜座和右镜座，所述的左反射镜和右反射镜分别安装在对应的左镜座和右镜座内且可在对应的镜座内沿吸收池轴向手动旋转调节。
可调光程的双吸收光程光学吸收装置，其特征在于：所述左反射镜和右反射镜放置距离决定光在吸收池内的反射次数，当放置距离接近反射镜的曲率半径时，反射次数较高，可达100甚至更多。
可调光程的双吸收光程光学吸收装置，其特征在于：所述吸收池的两端设有透明密封盖板形成左透明密封盖板和右透明密封盖板，所述左透明密封盖板和右透明密封盖板分别通过螺栓固定在左支架和右支架外侧，其中心位置分别开设有进气孔和出气孔；所述透明密封盖板的外侧还设有紫外固化胶密封固定的密封窗片形成左密封窗片和右密封窗片；所述的左密封窗片、左密封盖板左反射镜上均设有光通过孔，所述的左密封窗片、左密封盖板与左反射镜上的光通过孔位置一致，整体为锥形孔。
可调光程的双吸收光程光学吸收装置，其特征在于：所述的吸收池为密封吸收池。
可调光程的双吸收光程光学吸收装置，其特征在于：所述密封吸收池还包括圆柱形玻璃罩，所述圆柱形玻璃罩连接在吸收池的左支架和右支架之间上形成透明视窗，并和吸收池的两端的透明密封盖板共同密封形成密封吸收池。
可调光程的双吸收光程光学吸收装置，其特征在于：还包括固定支撑左支架和右支架的支撑底座，两支撑底座之间通过吸收池底部的两根拉杆和吸收池轴中心的支撑杆进行压紧固定。
可调光程的双吸收光程光学吸收装置，其特征在于：所述的左反射镜和右反射镜的反射面上金膜膜及其保护膜。
可调光程的双吸收光程光学吸收装置，其特征在于：所述的密封盖板和对应的支架之间设有密封有O型橡胶的环形槽，所述的圆柱玻璃罩两端与相连的支架之间用O型橡胶圈密封。
本发明的工作原理如下：
入射光通过光通过孔进入吸收池，在反射池内经由按照Herriott型吸收池设置的可调节的左反射镜和右反射镜的连续反射，在吸收池内不断反射，在反射镜上的光斑不断增加，吸收光程不断增大，达到一定反射次数和所需光程，通过沿轴向旋转调节右反射镜，使固定在镜片内的半透半反镀膜小圆台接收到该次反射光，半透半反镀膜小圆台部分反射部分透射入射光，透射光从吸收池中出射，形成该吸收池的第一个吸收光程，被吸收池外的一探测器接收，用以测量吸收较强的分子产生的吸收信号；反射光继续按原来的路径在吸收池内传输，最终从左反射镜的光通过孔中出射，形成第二个吸收光程，用另一探测器接收，用以测量吸收较弱的分子产生的吸收信号，实现了采用单光学吸收池实现双吸收光程的目的，可以通过旋转右反射镜来改变半透半反镀膜小圆台位置，从而达到改变第一个吸收光程和第二个吸收光程比例的目的。由于镜片反射率和镜片尺寸的限制，反射次数不能无限增加，一般来说，反射次数取决于镜片大小和镀膜后的镜面反射率，可达100次甚至更多。
整个吸收池为密封结构时，可采用常压气体流动或者静止方式进行测量，亦可采用低压测量。
本发明的有益效果体现如下：
本发明采用对Herriott型吸收池两端反射镜的改进，通过单光吸收池实现了可调双吸收光程，在具有常见的Herriott型吸收池可以多次反射光程实现光程可调的优点基础上，还实现了双吸收光程。该吸收池结构紧凑，调节方便，通过单个光学吸收池实现两个不同的吸收光程，可以很好的解决多组分大气成分测量时由于吸收不同导致的信号强度差别过大的问题，在多组分气体测量和同位素探测等领域具有重要的应用价值。
能够满足多组分探测以及同位素探测的需求。
附图说明：
图1是本发明的剖视图。
图2是本发明整体结构图。
图3是底座结构图；
其中，1、左密封窗片；2、左端密封盖板；3、环形槽；4、左支架；5、左镜座；6、左反射镜；7、圆柱形玻璃罩；8、支撑杆；9、半透半反镀膜小圆台；10、右反射镜；11、右镜座；12、右支架；13、右端密封盖板；14、右密封窗片；15、支撑底座；16、两根拉杆。
具体实施方式
参见图1-图3。
可调光程的双吸收光程光学吸收装置，包括按照Herriott型吸收池设置的可调节的左反射镜6和右反射镜10形成的吸收池，所述左反射镜6上设有光通过孔，所述右反射镜10上通过孔安装有半透半反镀膜小圆台9，所述半透半反小圆台9的镀膜面和右反射镜10具有相同的曲率半径。
所述的左反射镜6和右反射10镜通过左支架4和右支架12固定设置，所述左支架4和右支架12内通过螺栓安装有可调节俯仰倾斜的左镜座5和右镜座11，所述的左反射镜6和右反射镜10分别安装在对应的左镜座5和右镜座11内并用顶丝固定，且可在对应的镜座内沿吸收池轴向手动旋转调节。
所述左反射镜6和右反射镜10放置决定光在吸收池内的反射次数，当放置距离接近反射镜的曲率半径时，反射次数较高，可达100甚至更多。
所述吸收池的两端设有透明密封盖板形成左透明密封盖板2和右透明密封盖板13，所述左透明密封盖板2和右透明密封盖板13分别通过螺栓固定在左支架4和右支架12外侧，其中心位置分别开设有进气孔和出气孔。
所述透明密封盖板的外侧还设有紫外固化胶密封固定的密封窗片形成左密封窗片1和右密封窗片14。
所述的左密封窗片1、左密封盖板2上左反射镜6均设有光通过孔，所述的左密封窗片1、左密封盖板2与左反射镜6上的光通过孔位置一致，整体为锥形孔。
所述的吸收池为密封吸收池。
所述密封吸收池还包括圆柱形玻璃罩7，所述圆柱形玻璃罩7连接在吸收池的左支架4和右支架12之间上形成透明视窗，并和吸收池的两端的透明密封盖板共同密封形成密封吸收池。
还包括固定支撑左支架4和右支架12的支撑底座15，两支撑底座之间通过吸收池底部的两根拉杆16和吸收池轴中心的支撑杆8进行压紧固定。
所述的左反射镜6和右反射镜10的反射面上金膜膜及其保护膜。
所述小圆台9上镀有介质膜
所述的密封盖板和对应的支架之间设有密封有O型橡胶的环形槽，所述的圆柱玻璃罩7两端与相连的支架之间用O型橡胶圈密封。
本发明的工作原理如下：
入射光（如激光，白光光源等）通过光通过孔进入吸收池，在反射池内经由按照Herriott型吸收池设置的可调节的左反射镜6和右反射镜10的连续反射，在吸收池内不断反射，在反射镜上的光斑不断增加，吸收光程不断增大，达到一定反射次数和所需光程，通过旋转调节右反射镜10，使固定在镜片内的半透半反镀膜小圆台9接收到该次反射光，半透半反镀膜小圆台9部分反射部分透射入射光，透射光形成该吸收池的第一个吸收光程，被吸收池外的一探测器接收，用以测量吸收较强的分子产生的吸收信号；反射光继续按原来的路径在吸收池内传输，最终从左反射镜6的光通过孔中出射，形成第二个吸收光程，用另一探测器接收，用以测量吸收较弱的分子产生的吸收信号，实现了采用单光学吸收池实现双吸收光程的目的，可以通过旋转右反射镜来改变半透半反镀膜小圆台位置，从而达到改变第一个吸收光程和第二个吸收光程比例的目的。由于镜片反射率和镜片尺寸的限制，反射次数不能无限增加，一般来说，反射次数取决于镜片大小和镀膜后的镜面反射率，可达100次甚至更多。整个吸收池为密封结构时，可采用常压气体流动或者静止方式进行测量，亦可采用低压测量。

Claims (8)

1.可调光程的双吸收光程光学吸收装置，包括按照Herriott型吸收池设置的可调节的左反射镜和右反射镜形成的吸收池，其特征在于：所述左反射镜上设有光通过孔，所述右反射镜上通过孔安装有半透半反镀膜小圆台，所述半透半反小圆台的镀膜面和右反射镜具有相同的曲率半径。
2.根据权利要求1所述的可调光程的双吸收光程光学吸收装置，其特征在于：所述的左反射镜和右反射镜通过左支架和右支架固定设置，所述左支架和右支架内通过螺栓安装有可调节俯仰倾斜的左镜座和右镜座，所述的左反射镜和右反射镜分别安装在对应的左镜座和右镜座内且可在对应的镜座内沿吸收池轴向手动旋转调节。
3.根据权利要求1所述的可调光程的双吸收光程光学吸收装置，其特征在于：所述左反射镜和右反射镜放置距离决定光在吸收池内的反射次数，当放置距离接近反射镜的曲率半径时，反射次数较高，可达100甚至更多。
4.根据权利要求1所述的可调光程的双吸收光程光学吸收装置，其特征在于：所述吸收池的两端设有透明密封盖板形成左透明密封盖板和右透明密封盖板，所述左透明密封盖板和右透明密封盖板分别通过螺栓固定在左支架和右支架外侧，其中心位置分别开设有进气孔和出气孔；所述透明密封盖板的外侧还设有紫外固化胶密封固定的密封窗片形成左密封窗片和右密封窗片；所述的左密封窗片、左密封盖板上与左反射镜上均设有光通过孔，所述的左密封窗片、左密封盖板与左反射镜上的光通过孔位置一致，整体呈锥形孔。
5.根据权利要求1-4任一项所述的可调光程的双吸收光程光学吸收装置，其特征在于：所述的吸收池为密封吸收池。
6.根据权利要求5所述的可调光程的双吸收光程光学吸收装置，其特征在于：所述密封吸收池还包括圆柱形玻璃罩，所述圆柱形玻璃罩连接在吸收池的左支架和右支架之间上形成透明视窗，并和吸收池的两端的透明密封盖板共同密封形成密封吸收池。
7.根据权利要求5所述的可调光程的双吸收光程光学吸收装置，其特征在于：还包括固定支撑左支架和右支架的支撑底座，两支撑底座之间通过吸收池底部的两根拉杆和吸收池轴中心的支撑杆进行压紧固定。
8.根据权利要求7所述的可调光程的双吸收光程光学吸收装置，其特征在于：所述的左反射镜和右反射镜的反射面上金属膜及其保护膜。
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