CN1699971A - 可调多次反射光学吸收的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可调多次反射光学吸收的方法及装置，采用多次反射的原理设计出一种光学吸收池，光束通过主反射镜和两个次反射镜反复来回多次反射，达到在较小的空间内有效地增长探测光程长度的目的，并且能够方便地更改反射次数，调节光程的长度，使检测结果最优化。多次反射光学吸收池结构紧凑，调节方便，收池容积小能容许快速地对样品光谱和背景光谱进行交替测量，能方便的改变反射次数，多次反射光学吸收池的出现促进了红外吸收光谱技术在环境检测技术的发展。

Description

可调多次反射光学吸收的方法及装置
技术领域
本发明涉及环境检测技术与分析及光学技术领域，具体的说是一种可调多次反射光学吸收的方法及装置。
背景技术
环境检测技术与分析中利用近红外和中红外吸收光谱技术来测量大气中的痕量气体，由于痕量气体在近红外波段的吸收截面很小。对于特定气体，在指定波长下，只有加大吸收池的距离才能使检测的灵敏度得到提高。而现在仪器的体积不可能随样品池扩大，从而不能满足实际的需求。
发明内容
本发明利用多次反射的原理设计出一种光学吸收池。光束通过主反射镜和两个次反射镜反复来回多次反射，达到在较小的空间内有效的增长探测光程长度的目的，并且能够方便地更改反射次数，调节光程的长度，使检测结果最优化。
本发明的技术方案如下：
可调多次反射光学吸收的方法，其特征在于设置带有透明视窗的反射池，反射池的一端有进气孔，另一端有出气孔；反射池内，进气孔的两侧各安装一面次反射镜，另一端安装有主反射镜，出气孔的两侧开有装配透明窗片的光束入射孔与出射孔，被测气体从进气孔进入反射池，从出射孔离开反射池；次反射镜与主反射镜均为半径为R的球面镜，放置的相对距离为R，光线从入射孔进入，在次反射镜和主反射镜之间多次反射，再从出射孔射出；调整其中一块次反射镜的位置，使该次反射镜向另一次反射镜方向转动，投射到主反射镜上的光点数增加，可以不断的调整光程。
可调多次反射光学吸收的装置，其特征在于：带有透明视窗的反射池，反射池的一端有进气孔，另一端有出气孔；反射池内，进气孔的两侧各安装一面次反射镜，出气孔端安装有主反射镜，出气孔的两侧开有装配透明窗片的光束入射孔与出射孔；次反射镜与主反射镜均为半径为R的球面镜，放置的相对距离为R；其中一面次反射镜活动安装在反射池的端部，可以环绕垂直于纸面的轴转动。
可调多次反射光学吸收的装置，其特征在于所述的带透明视窗的反射池是由柱状玻璃罩与其两端的固定座组成，两固定座之间通过拉杆连接；左端固定座上有进气孔，右端固定座上有出气孔；次反射镜安装在左端固定座上，主反射镜安装在右端固定座上。
可调多次反射光学吸收的装置，其特征在于主、次反射镜的凹反射面上镀银或者是镀金。
可调多次反射光学吸收的装置，其特征在于所述的主反射镜与次反射镜均是安装在镜座上，通过镜座安装固定。
可调多次反射光学吸收的装置，其特征在于次反射镜座中心通过螺钉连接到可转动的球面上，以反射镜座中心为中心，水平方向上对称安装有一个顶丝和一个弹簧，上下方向上对称安装有一个顶丝和一个弹簧；固定次反射镜上(3)的反射镜座，水平方向安装的顶丝下安装有螺旋旋转的测微头。
本发明的工作原理如下：
可调多次反射光学吸收的装置采用密封结构，光路在吸收池内，避免了外界空气对测量气体的干扰。光源发出的光经过窗片(7)射到次反射镜(4)上，次反射镜(4)将光束反射聚焦到主反射镜(6)上，再反射到次反射镜(3)上，光束从窗片(9)中反射出去。当次反射镜(3)环绕垂直于纸平面的轴转动时，投射到主反射镜(6)上的光点数增加。在主反射镜(6)上的14次反射光点的排列次序。随着反射镜(4)的调整在主反射镜(6)上的光点不断增加，由于反射率的原因，反射次数不能够无限制的增加，要根据激光器功率的大小和探测器的性能来确定最佳的反射次数。次反射镜(3、4)与主反射镜(6)是半径为R的球面镜，他们放置的相对距离为R，只有放置的距离和他们的半径相同，才能达到多次反射的效果。反射面因为要求对红外光有很高的反射率，因此在反射面上要求镀银或者是镀金。一般来说在近红外和中红外，镜面的反射率在98％以上，才能提高多次反射光学吸收池的效果。气体由开在固定座(2)上的进气孔(1)进入到吸收池内，由固定座(10)上的出气孔(8)出去。这样的话，被测量气体能够充分在样品池内混合。玻璃罩(5)由4根拉杆(11)压在固定座(2)(10)中间，两边用橡胶垫填充，从而达到密封吸收池。
次反射镜(3、4)由螺钉固定在反射镜座上，反射镜座中心通过螺钉连接到可转动的球面上，反射镜座通过两顶两弹结构进行俯仰调整。上面的顶丝控制反射镜的上下方向俯仰调整，水平方向的顶丝控制反射镜的水平方向的俯仰调整。次反射镜(4)经过调整以后固定，就不用再调整，次反射镜(4)上下方向俯仰调整好以后也不用再调整，只有水平方向用测微头进行反射次数的调整。
旋转测微头，顶到次反射镜(3)座时，次反射镜(3)会绕着球作垂直于纸平面轻微转动，这时，落在主反射镜上(6)的光点数量会随着次反射镜(3)的旋转而不断的增加，从而不断的调整吸收池里面的光程。如果落在主反射镜上的光点数为n，球面镜的半径为R，则在吸收池里面的光程为(n+1)×R。当然因为反射镜的反射率达不到100％，所以不可能无限制的增加反射次数，要根据实际的情况调整，一般情况下反射次数不会超过100次。
附图说明
图1是本发明的内部功能结构图。
图2是本发明的主反射镜14次反射光点的排列次序图。
图3是本发明的反射镜安装弹簧及顶丝位置端部视图。
图4是本发明的反射镜安装弹簧及顶丝位置剖视图。
图5是本发明的反射镜安装测微头位置剖视图。
具体实施方式
参见图1-图5。
可调多次反射光学吸收的方法，光源发出的光透过窗片(7)射到次反射镜(4)上，次反射镜(4)将光束反射聚焦到主反射镜(6)上，再由主反射镜(6)将光束反射到次反射镜(3)上，次反射镜(3)将光束从透过窗片(9)反射出去；调整次反射镜(3)的位置，使次反射镜(3)环绕垂直于纸平面的轴转动，投射到主反射镜(6)上的光点数增加，不断的调整光程；气体由进气孔(1)进入到光程内，由出气孔(8)出去。
可调多次反射光学吸收的装置，穿过正方形固定座(2、10)的4根拉杆(11)，将圆柱型玻璃罩(5)及其两端的正方形固定座(2、10)压紧固定；正方形固定座(2、10)的中心位置分别开有进气孔(1)和出气孔(8)，正方形固定座(10)上以出气孔(8)中心对称分别安装窗片(7)和窗片(9)；在圆柱型玻璃罩(5)内，正方形固定座(2、10)分别通过螺钉及连接有螺钉的可转动球体固定3个反射镜座，次反射镜(3)和次反射镜(4)分别通过螺钉固定在以出气孔(2)中心对称的2个反射镜座上，主反射镜(6)通过螺钉固定在正方形固定座(10)上的反射镜座。
可调多次反射光学吸收的装置，其特征在于圆柱型玻璃罩(5)由4根拉杆(11)压在正方形固定座(2、10)中间，两边用橡胶垫填充；次反射镜(3、4)与主反射镜(6)是半径为R的球面镜，其放置的相对距离为R，反射镜的反射面上镀银或者是镀金。
可调多次反射光学吸收的装置，其特征在于次反射镜座中心通过螺钉连接到可转动的球面上，以反射镜座中心为中心，水平方向上对称安装有一个顶丝(12)和一个弹簧(13)，上下方向上对称安装有一个顶丝(12)和一个弹簧(13)；固定次反射镜上(3)的反射镜座(16)，水平方向安装的顶丝下安装有测微头(18)。

Claims (6)

1、可调多次反射光学吸收的方法，其特征在于设置带有透明视窗的反射池，反射池的一端有进气孔，另一端有出气孔；反射池内，进气孔的两侧各安装一面次反射镜，另一端安装有主反射镜，出气孔的两侧开有装配透明窗片的光束入射孔与出射孔，被测气体从进气孔进入反射池，从出射孔离开反射池；次反射镜与主反射镜均为半径为R的球面镜，放置的相对距离为R，光线从入射孔进入，在次反射镜和主反射镜之间多次反射，再从出射孔射出；调整其中一块次反射镜的位置，使该次反射镜向另一次反射镜方向转动，投射到主反射镜上的光点数增加，可以不断的调整光程。
2、可调多次反射光学吸收的装置，其特征在于：带有透明视窗的反射池，反射池的一端有进气孔，另一端有出气孔；反射池内，进气孔的两侧各安装一面次反射镜，出气孔端安装有主反射镜，出气孔的两侧开有装配透明窗片的光束入射孔与出射孔；次反射镜与主反射镜均为半径为R的球面镜，放置的相对距离为R；其中一面次反射镜活动安装在反射池的端部，可以环绕垂直于纸面的轴转动。
3、据权利要求2所述的可调多次反射光学吸收的装置，其特征在于所述的带透明视窗的反射池是由柱状玻璃罩与其两端的固定座组成，两固定座之间通过拉杆连接；左端固定座上有进气孔，右端固定座上有出气孔；次反射镜安装在左端固定座上，主反射镜安装在右端固定座上。
4、据权利要求2所述的可调多次反射光学吸收的装置，其特征在于主、次反射镜的凹反射面上镀银或者是镀金。
5、根据权利要求2所述的可调多次反射光学吸收的装置，其特征在于所述的主反射镜与次反射镜均是安装在镜座上，通过镜座安装固定。
6、根据权利要求2所述的可调多次反射光学吸收的装置，其特征在于次反射镜座中心通过螺钉连接到可转动的球面上，以反射镜座中心为中心，水平方向上对称安装有一个顶丝和一个弹簧，上下方向上对称安装有一个顶丝和一个弹簧；固定次反射镜上(3)的反射镜座，水平方向安装的顶丝下安装有螺旋旋转的测微头。
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