CN108680558A - 光路转换器、显微拉曼光谱测试系统、水污染检测系统 - Google Patents
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Abstract
光路转换器，包括空心三棱镜（KTJ）、透明的单质流体（TCY）、容器（RQ1）、流体泵（B1\B2）；单质流体（TCY）在流体泵的控制下可以从容器（RQ1）流出，使空心三棱镜（KTJ）内部的折射路径发生变化，通过流体流入或流出，可以改变光束在空心三棱镜（KTJ）内部的路径发生偏转，从而使得空心三棱镜（KTJ）在不拆卸或转动的情况下切换光路。显微拉曼光谱测试系统、水污染检测系统，具有前述的光路转换器。
Description
技术领域
本发明涉及光学领域，具体涉及光路转换器、显微拉曼光谱测试系统、水污染检测系统。
技术背景
拉曼光谱分析技术是一种以拉曼散射效应为基础光谱分析技术，它能对物质的成分进行分析。拉曼光谱检测方法已经广泛应用于固体、液体、毒品、珠宝、药品、爆炸物、水污染物、农药残留等物质进行检测。
近年来，拉曼光谱分析技术在危险品检查和物质识别等领域得到了广泛的应用。
由于拉曼光谱测试系统的精密度要求很高，对器件位置、角度、尺寸、器件参数的要求很高、环境湿度、对环境灰尘、环境温度等环境条件的要求也非常高，导致拉曼光谱测试系统经常需要精度调试，在多次连续测试的过程中，如果不能实时的发现系统的问题，就很容易导致测试结果与被测样品的客观情况不一致；
激光光源是拉曼光谱测试系统的重要构成部分，当激光光源在连续测试过程中出现问题比如电源不稳定、升温等情况，可能导致所发射的激光频率不纯（光束中包含多种波段的光），光源的不纯会导致测试结果不可靠。
连续测试中，测试激光频率的纯净度非常重要，将激光源发出的光束直接导入光谱分析装置中可以直接测试激光的纯净程度，由于采集样品的光路的不同有些系统中需要拆卸或转动部件来实现光路切换，由于拉曼光谱测试系统的精密度要求很高，这些拆卸或转动需要很长时间来调试，如果有一种光路转换器，可以在器件不发生运动的前提下，达成光路切换的功能，则有利于连续测试过程中的激光源的校验。
在其他光学系统中也存在光路切换的需求。
发明内容
为解决前述技术问题，本发明设计了光路转换器、显微拉曼光谱测试系统、水污染检测系统。
技术方案1、光路转换器，其特征在于：包括空心三棱镜（KTJ）、透明的单质流体（TCY）、容器（RQ1）、流体泵（B1\B2）；空心三棱镜（KTJ）的外形为棱柱状，空心三棱镜（KTJ）具有空心腔（KQ），空心三棱镜（KTJ）的空心腔（KQ）的形状与空心三棱镜（KTJ）的外形相同，空心腔（KQ）的各个腔面与棱透镜的透射表面平行；单质流体在流体泵的控制下可以从容器（RQ1）流入并填充空心三棱镜（KTJ）的空心腔（KQ），使光在空心三棱镜（KTJ）内部的折射路径发生变化，从而使得光束的折射偏转角度发生变化，从而实现光路的切换；单质流体在流体泵的控制下可以从容器（RQ1）流出，使空心三棱镜（KTJ）内部的折射路径发生变化，通过流体流入或流出，可以改变光束在空心三棱镜（KTJ）内部的路径发生偏转，从而使得空心三棱镜（KTJ）在不拆卸或转动的情况下切换光路。
技术方案3、如技术方案1 所述的空心三棱镜（KTJ）的材质为石英玻璃。
技术方案4、如技术方案1 所述的单质流体（TCY）位惰性气体。
技术方案5、如技术方案1 所述的单质流体（TCY）为氦气或氢气或氧气或氮气或二氧化碳气体或氖气（Ne）或氩气（Ar）或氪气（Kr）、氙气（Xe）。
技术方案6、如技术方案1 所述的单质流体（TCY）为纯净水。
技术方案7、如技术方案1 所述的单质流体（TCY）为无色透明流体。
技术方案8、如技术方案1 所述的单质流体（TCY）为有色透明流体。
技术方案9、如技术方案1 所述的流体泵的数量为1个或1个以上。
技术方案10、如技术方案1 所述的流体泵具有抽真空的功能，能够使得单质流体流出空心三棱镜（KTJ）的空心腔（KQ）后，空心三棱镜（KTJ）的空心腔（KQ）处于真空状态。
技术方案11、显微拉曼光谱测试系统，其特征在于：具有如技术方案1-15中任一技术方案所述的光路转换器。
技术方案12、水污染检测系统，利用拉曼三色检测水中污染物，其特征在于：具有如技术方案1-15中任一技术方案所述的光路转换器。
技术方案说明及技术方案的有益效果。
本发明采用改棱透镜内部折射率的方法改变棱透镜的折射状态从而达成光路切换，由于本发明的光路切换时不需要转动或挪动或拆卸固态部件，本发明可用于各种光学系统之中，因为本发明实现光路切换后不需要重新调试，运行稳定，造价低廉，可随时实现光路切换。本发明 也可以用来 将光学系统中的激光源的光切换到检测设备中，实现对光源的光的检测，检测后切换到实验光路。本发明也可以用于拉曼光谱检测系统。
附图说明
图1为本发明的光路转换器的一个实施实例，其中空心三棱镜（KTJ）与密封盖（MFG）通过一号螺栓LS1、二号螺栓LS2进行紧固密封连接，橡胶圈（DQ1）为柔性橡胶圈，以防螺丝碰坏空心三棱镜（KTJ）；
输送管道（S）的一端与空心三棱镜（KTJ）的空心腔（KQ）相通，输送管道（S）的另一端与容器（RQ1）相通；
第二泵（B2）位于输送管道（S）的管路上，具有将容器（RQ1）内单质流体（TCY）经由输送管道（S）送入空心三棱镜（KTJ）的空心腔（KQ）的能力；
F2为二号电磁阀，控制二号电磁阀F2的开闭可以控制抽出管道（P）的开放和关闭；
F1为一号电磁阀，控制一号电磁阀（F1）的开闭可以控制输送管道（S）的开放和关闭；第一泵（B1）位于抽出管道（P）的管路上，具有将空心三棱镜（KTJ）的空心腔（KQ）中内单质流体（TCY）抽出的能力；
第二泵（B2）启动前二号电磁阀（F2）截至导致抽出管道（P）关闭，一号电磁阀（F1）开启导致输送管道（S）开放，第二泵（B2）启动后将容器（RQ1）内单质流体（TCY）经由输送管道（S）送入空心三棱镜（KTJ）内。
图2是图1中空心三棱镜（KTJ）的折射示意图，其中g11是入射光、g12是折射光、g13是出射光，FZC为为了辅助理解而设置的刻度尺。
图3是图1所示的光路转换器的另一个状态，空心三棱镜（KTJ）的空心腔（KQ）内没有单质流体。
图4是图3中空心三棱镜（KTJ）的折射示意图，为了体现图1所示光路转换器在图1所示状态和图3所示状态二者的光路的区别 ，图4以虚线的形式引入了图2中的出射光g13，以便阅读者理解g23和g13的路径的区别。
图5是图1的光路转换器的控制系统，其中SW1是第一开关，其中SW2是第二开关，为了图示的简洁，图中没有画出电源、电源线等本领域技术人员公知的基本知识。
图6是图5的控制模块的工作流程图。
具体实施例
实施例1、如图1-6所示的一种光路转换器，包含空心三棱镜（KTJ）与密封盖（MFG）通过一号螺栓LS1、二号螺栓进行紧固密封连接，橡胶圈（DQ1）为柔性橡胶圈，以防螺丝碰坏空心三棱镜（KTJ）；输送管道（S）的一端与空心三棱镜（KTJ）的空心腔（KQ）相通，输送管道（S）的另一端与容器（RQ1）相通， 第二泵（B2）位于输送管道（S）的管路上，具有将容器（RQ1）内单质流体（TCY）经由输送管道（S）送入空心三棱镜（KTJ）的空心腔（KQ）的能力；F1为一号电磁阀，控制一号电磁阀（F1）的开闭可以控制输送管道（S）的开放和关闭；F2为二号电磁阀，控制二号电磁阀F2的开闭可以控制抽出管道（P）的开放和关闭；第一泵（B1）位于抽出管道（P）的管路上，具有将空心三棱镜（KTJ）的空心腔（KQ）中内单质流体（TCY）抽出的能力；第二泵（B2）启动前二号电磁阀（F2）截至导致抽出管道（P）关闭，一号电磁阀（F1）开启导致输送管道（S）开放，第二泵（B2）启动后将容器（RQ1）内单质流体（TCY）经由输送管道（S）送入空心三棱镜（KTJ）内。
实施例2、在实施例1的基础上进行改进，将单质流体（TCY）设置为纯净水。
实施例3、在实施例1的基础上进行改进，将输送管道（S）设计为蛇纹管，以隔绝震动。
实施例4、在实施例1的基础上进行改进，将抽出管道（P）设计为蛇纹管，以隔绝震动。
实施例6、在实施例1的基础上进行改进，将单质流体（TCY）设置为纯洁水。
Claims (9)
1.光路转换器，其特征在于：包括空心三棱镜（KTJ）、透明的单质流体（TCY）、容器（RQ1）、流体泵包括第一泵（B1）和第二泵（B2）；空心三棱镜（KTJ）的外形为棱柱状，空心三棱镜（KTJ）具有空心腔（KQ），空心三棱镜（KTJ）的空心腔（KQ）的形状与空心三棱镜（KTJ）的外形相同，空心腔（KQ）的各个腔面与空心三棱镜（KTJ）的透射表面平行；单质流体在流体泵的控制下可以从容器（RQ1）流入并填充空心三棱镜（KTJ）的空心腔（KQ），使光在空心三棱镜（KTJ）内部的折射路径发生变化，从而使得光束的折射偏转角度发生变化，从而实现光路的切换；单质流体（TCY）在流体泵的控制下可以从容器（RQ1）流出，使空心三棱镜（KTJ）内部的折射路径发生变化，通过流体流入或流出，可以改变光束在空心三棱镜（KTJ）内部的路径发生偏转，从而使得空心三棱镜（KTJ）在不拆卸或转动的情况下切换光路。
2.如权利要求1所述光路转换器，其特征在于：所述的空心三棱镜（KTJ）的材质为石英玻璃。
3.如权利要求1所述光路转换器，其特征在于：所述的单质流体（TCY）位惰性气体。
4.如权利要求1所述光路转换器，其特征在于：所述的单质流体（TCY）为氦气或氢气或氧气或氮气或二氧化碳气体或氖气或氩气或氪气、氙气。
5.如权利要求1所述光路转换器，其特征在于：所述的单质流体（TCY）为纯净水。
6.如权利要求1所述光路转换器，其特征在于：所述的单质流体（TCY）为无色透明流体。
7.如权利要求1所述光路转换器，其特征在于：所述的流体泵具有抽真空的功能，能够使得单质流体流出空心三棱镜（KTJ）的空心腔（KQ）后，空心三棱镜（KTJ）的空心腔（KQ）处于真空状态。
8.显微拉曼光谱测试系统，其特征在于：具有如权利要求1-7中任一权利要求所述的光路转换器。
9.水污染检测系统，利用拉曼三色检测水中污染物，其特征在于：具有如权利要求1-7中任一权利要求所述的光路转换器。
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