CN109813656A - 一种气体吸收池、紫外分析仪、红外分析仪 - Google Patents

Abstract

本申请的实施例涉及气体吸收池、紫外分析仪、红外分析仪。气体吸收池包括光路转折模块，所述光路转折模块包括主体、底座、平面反射镜，所述主体的腔体中设置有第一通道和第二通道，所述第一通道和所述第二通道相互垂直，且在垂直交点处连通，所述底座与所述主体连接，所述平面反射镜固定于所述底座上，光线经由所述第一通道通过所述平面镜的折射进入所述第二通道。本申请的气体吸收池，能够使光路实现90°转折，增加了光程，减小气体吸收池所占空间的面积，降低了制作成本。

Description

一种气体吸收池、紫外分析仪、红外分析仪

技术领域

本发明涉及光学仪器制造领域，具体涉及一种气体吸收池、含有该气体吸收池的紫外分析仪和红外分析仪。

背景技术

紫外分析仪作为一种检测气体含量和浓度的仪器，应用范围非常广泛。紫外分析仪的工作原理为：利用一定频率的紫外可见光照射待分析的样品，引起待测样品分子中价电子的跃迁，并有选择地被吸收，得到一组吸收随波长而变化的光谱，从而反应样品的特征。在紫外可见光的范围内，对于一个特定的波长，吸收强度正比于试样中待分析成分的浓度。因此，紫外光谱可以进行定性分析，并可以根据吸收强度与已知浓度标准样品的比较，进行定量分析。

紫外分析仪一般包括光源、光源准直装置、光学样品池、检测器、显示装置五个部分。光学气体吸收池作为光学样品池的一种，主要用于承载待测样品气体，并通过设置于气体池上的光学元件布置气体测量需要经过的光路。并且，根据不同的光源，可分为红外光学气体吸收池和紫外光学气体吸收池。

目前的紫外分析仪中，气体吸收池大多为直通式或一次反射式的气体吸收池。

对于直通式气体吸收池，由于受到外部尺寸的限制，直通式气体吸收池的长度会受到限制，导致光程较短。为了增加光程长度，将气体吸收池的长度加大，又会导致气体吸收池应用在整体体积有限的在线或便携式紫外分析仪中时，产生困难。

为了增加光程长度，同时增加气体吸收池的长度，一次反射式气体吸收池多利用全反射棱镜的全反射原理制作而成。其中，全反射棱镜是一种成本很高的光学器件。同时，为了不增加全反射棱镜所占的体积，就会增加气体吸收池的机械结构件加工成型难度。

现有技术中还设计出了利用曲面镜反射来增加光程长度的装置。但是，在使用该装置时，需要对气体吸收池进行密封，就会导致在调节入射光和出射光在凸透镜焦点处的位置时，非常不便。并且，由多次反射而实现的长光程更适用于超低浓度气体的检测，而不适用于低浓度气体的检测。因此，该利用曲面镜发生的气体吸收池的应用较少。

因此，如何增加气体吸收池的光程长度又不会增加成本，并且方便调节，已成为本领域技术人员亟待解决的难题。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本申请旨在提供一种气体吸收池，能够增加光程长度，且占用的体积较小，成本较低。

一方面，本申请的实施例提出了一种气体吸收池，所述气体吸收池包括光路转折模块，

所述光路转折模块包括主体、底座、平面反射镜，所述主体的腔体中设置有第一通道和第二通道，所述第一通道和所述第二通道相互垂直，且在垂直交点处连通，所述底座与所述主体连接，所述平面反射镜固定于所述底座上，光线经由所述第一通道通过所述平面镜的折射进入所述第二通道。

作为本申请可选的实施方式，所述气体吸收池还包括第一腔体模块和/或第二腔体模块；

所述第一腔体模块中设置有贯通的第一气路，所述第一气路的一端为光入射端，另一端与所述第一通道无缝连通；

所述第二腔体模块中设置有贯通的第二气路，所述第二气路的一端为光出射端，另一端与所述第二通道无缝连通。

作为本申请可选的实施方式，所述平面反射镜的中点与所述第一通道和所述第二通道的垂直交点重合。

作为本申请可选的实施方式，当所述气体吸收池包括所述第一腔体模块时，所述第一气路上靠近所述光入射端设置有气体进口。

作为本申请可选的实施方式，当所述气体吸收池包括所述第二腔体模块时，所述第二气路上靠近所述光出射端设置有气体出口。

作为本申请可选的实施方式，当所述气体吸收池包括所述第一腔体模块时，所述第一气路与所述第一通道的连通处设置有第一密封垫圈，

作为本申请可选的实施方式，当所述气体吸收池包括所述第二腔体模块时，所述第二气路与所述第二通道的连通处设置有第二密封垫圈。

作为本申请可选的实施方式，所述第一气路的光入射端设置有窗口片和窗口片压环，所述窗口片压环将所述窗口片固定在所述光入射端，所述窗口片与所述第一气路的连接处设置有第三密封垫圈。

另一方面，本申请提出了一种紫外分析仪，所述紫外分析仪包括上述任一的气体吸收池。

本申请还提出了一种红外分析仪，所述红外分析仪包括上述任一的气体吸收池。

本申请实施例提出的一种气体吸收池，能够使光路实现90°转折，既增加了气体吸收池的光程，又显著减小了气体吸收池所占空间的面积，并且降低了制作成本。

本申请的气体吸收池适用于整体体积有限的在线或便携式紫外分析仪。

附图说明

图1为本申请一个实施例提出的一种气体吸收池的结构示意图。

图2为图1的剖面示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。

本申请中所述的“连接”，除非另有明确的规定或限定，应作广义理解，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连。在本申请的描述中，需要理解的是，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶端”、“底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

如图1所示，为本申请的一个实施例提出的一种气体吸收池的结构示意图，包括第一腔体模块1、第二腔体模块2和光路转折模块3。

图2为图1中气体吸收池的剖面示意图。由图2所示，第一腔体模块1中设置有贯通的第一气路11。第二腔体模块2中设置有贯通的第二气路21。可选的，第一腔体模块1和第二腔体模块2为圆筒形。

光路转折模块3包括主体31、底座32和平面反射镜33。主体31的腔体中设置有第一通道311和第二通道312。其中，第一通道311和第二通道312相互垂直设置。并且，第一通道311和第二通道312在相交的垂直交点处连通。

底座32位于主体31的垂直交点所在侧与主体31连接。平面反射镜33固定于底座32上。平面反射镜33的反射面朝向主体31所在侧。光线经由第一通道311通过平面反射镜33的折射进入第二通道312，然后射出。

可选地，主体31上与底座32的连接侧设置有多个螺纹孔，底座32上也设置有螺纹孔，主体31上的螺纹孔和底座32上的螺纹孔对齐，螺钉穿过螺纹孔后，将主体31和底座32连接。主体31上设置的多个螺纹孔，能够用于调节底座32在主体31上固定的位置，进而使得底座32上固定的平面反射镜33能够实现较好的光路转折效果。

第一气路11的一端为光入射端，另一端与主体31连接。并且，第一气路11的直径和第一通道311的直径相同，第一气路11和主体31连接时，第一气路11和第一通道311之间能够实现无缝连通。

第二气路21的一端为光出射端，另一端与主体31连接。并且，第二气路21的直径与第二通道312的直径相同，第二气路21与主体31连接时，第二气路21和第二通道312之前能够实现无缝连通。

可选的，在第一气路11上靠近光入射端设置有气体进口12，待测气体由气体进口12进入第一气路11中。在第二气路21上靠近光出射端设置有气体出口22，待测气体由第一气路11依次经由第一通道311、第二通道312进入第二气路21中，然后由气体出口22排出。

进一步地，为了避免外界气氛对检测结果造成影响，本申请的气体吸收池对密封性有较高的要求。

作为本申请可选的实施方式，在第一气路11和光路转折模块3的主体31的连接处设置有第一密封垫圈13。在第二气路21与光路转折模块3的主体31的连接处设置有第二密封垫圈23。

作为本申请可选的实施方式，在光路转折模块3中，在主体31和底座32的连接处设置有第四密封垫圈34。

本申请的气体吸收池，能够用于气体定性和定量的检测，通过特定波长的入射光被气体中待测组分吸收的情况，对含有待测气体信息的出射光进行检测分析后，获得待测气体的信息。

本申请的气体吸收池中，在第一气路11的光入射端设置有窗口片15和窗口片压环16。窗口片压环16将窗口片15固定在光入射端。可选地，在光入射端处设置有窗口片槽(图中未示出)，窗口片压环16将窗口片15固定在窗口片槽中。并且，在窗口片15和第一气路11的连接处设置有第三密封垫圈14。

本申请中，并不限制第一密封垫圈13、第二密封垫圈23、第三密封垫圈14、第四密封垫圈34的类型，以能实现各个连接处密封、与外界气氛充分隔离即可。

进一步地，在光路转折模块3中，通过调节底座32在主体31上固定的位置，使得平面反射镜33的中点与第一通道311和第二通道312的垂直交点重合，从而使得平面反射镜33的镜面利用率最大，并保证由光出射端射出的出射光的光斑是完整的。

本申请中，气体吸收池的光入射端连接光源，光出射端连接检测器。

不同材质的窗口片15对光源进行处理后允许不同波长的光通过，入射光经由光入射端进入到第一气路11中，待测气体经由气体进口12送入第一气路11中。入射光由第一气路11、第一通道311射到平面反射镜33，经平面反射镜33反射后，光路发生90°转折，然后经由第二通道312、第二气路21通过光出射端进入检测器。并且，待测气体的运行路线与光路相同，最后经由第二气路21上的气体出口22排出。本申请的气体吸收池中，光被待测气体吸收后，含有待测气体信息的光经由光出射端进入到检测器中，进而对待测气体信息进行进一步的分析。

如图2中的箭头所指方向，为本申请的一种实施方式中的光路示意图。箭头进入的一端为光入射端，箭头出来的方向为光出射端。

在本申请的一些实施方式中，气体吸收池中仅包括光路转折模块3，形成极短光路的光源和检测器垂直布局的结构，有效节省布局空间。该种实施方式中，光路转折模块3的结构与上述的结构相同，此处不再赘述。

在本申请的另一些实施方式中，气体吸收池中包括第一腔体模块1和光路转折模块3，能够形成光源和检测器垂直布局的结构，有效节省布局空间。该种实施方式中，第一腔体模块1和光路转折模块3的结构均与上述的结构相同，并且，第一腔体模块1和光路转折模块3的连接方式也与上述的连接方式相同，此处不再赘述。

在本申请的另一些实施方式中，气体吸收池中包括第二腔体模块2和光路转折模块3，能够形成光源和检测器垂直布局的结构，有效节省布局空间。该种实施方式中，第二腔体模块2和光路转折模块3的结构均与上述的结构相同，并且，第二腔体模块2和光路转折模块3的连接方式也与上述的连接方式相同，此处不再赘述。

相比于传统的直通式结构的气体吸收池，本申请实施例提出的气体吸收池，能够使光路实现90°转折，既增加了气体吸收池的光程，又显著降低了气体吸收池所占空间的面积，并且降低了制作成本。根据气体吸收池的不同用途，在光源和光入射端之间可设置具有特定功能的光路耦合组件(例如准直装置、聚焦装置、分光装置、扩散装置中的一种或几种)。

本申请还提出了一种包括上述任一结构的气体吸收池的紫外分析仪。本申请提出的紫外分析仪中，使用的窗口片15的材质为熔石英。在不同的实施方式中，可根据实际生产的不同需要，更换不同材质的窗口片。

可选的，本申请提出的紫外分析仪为整体体积有限的在线和便携式紫外分析仪。

本申请还提出了一种包括上述任一结构的气体吸收池的红外分析仪。本申请提出的红外分析仪中，使用的窗口片15的材质为氟化钡。在不同的实施方式中，可根据实际生产的不同需要，更换不同材质的窗口片。

本申请中，并不限制上述气体吸收池应用的场景。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种气体吸收池，其特征在于，所述气体吸收池包括光路转折模块，

所述光路转折模块包括主体、底座、平面反射镜，所述主体的腔体中设置有第一通道和第二通道，所述第一通道和所述第二通道相互垂直，且在垂直交点处连通，所述底座与所述主体连接，所述平面反射镜固定于所述底座上，光线经由所述第一通道通过所述平面镜的折射进入所述第二通道。

2.根据权利要求1所述的气体吸收池，其特征在于，所述气体吸收池还包括第一腔体模块和/或第二腔体模块；

所述第一腔体模块中设置有贯通的第一气路，所述第一气路的一端为光入射端，另一端与所述第一通道无缝连通；

所述第二腔体模块中设置有贯通的第二气路，所述第二气路的一端为光出射端，另一端与所述第二通道无缝连通。

3.根据权利要求1所述的气体吸收池，其特征在于，所述平面反射镜的中点与所述第一通道和所述第二通道的垂直交点重合。

4.根据权利要求2所述的气体吸收池，其特征在于，当所述气体吸收池包括所述第一腔体模块时，所述第一气路上靠近所述光入射端设置有气体进口。

5.根据权利要求2所述的气体吸收池，其特征在于，当所述气体吸收池包括所述第二腔体模块时，所述第二气路上靠近所述光出射端设置有气体出口。

6.根据权利要求2所述的气体吸收池，其特征在于，当所述气体吸收池包括所述第一腔体模块时，所述第一气路与所述第一通道的连通处设置有第一密封垫圈。

7.根据权利要求2所述的气体吸收池，其特征在于，当所述气体吸收池包括所述第二腔体模块时，所述第二气路与所述第二通道的连通处设置有第二密封垫圈。

8.根据权利要求2所述的气体吸收池，其特征在于，所述第一气路的光入射端设置有窗口片和窗口片压环，所述窗口片压环将所述窗口片固定在所述光入射端，所述窗口片与所述第一气路的连接处设置有第三密封垫圈。

9.一种紫外分析仪，其特征在于，所述紫外分析仪包括如权利要求1-8任一所述的气体吸收池。

10.一种红外分析仪，其特征在于，所述红外分析仪包括如权利要求1-8任一所述的气体吸收池。