CN201307087Y - 海洋环境下的光谱观测窗口 - Google Patents

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Abstract

本实用新型是一种海洋环境下的光谱观测窗口，属于光谱检测领域。其提供了一种可以对高温高压环境下的气体和溶液进行光谱检测的观测窗口。本实用新型包括舱体和固定与舱体一侧的密封端盖，该舱体的内腔呈圆柱形，其中，所述舱体的一端设有凹槽，凹槽内设有蓝宝石光学观测窗，蓝宝石光学观测窗呈圆柱形，且边缘为弧形倒角，蓝宝石光学观测窗外部设有密封端盖，密封端盖与蓝宝石之间夹设环形垫片，密封端盖的中心且与蓝宝石观测窗对应处设有观测通孔，对应的密封端盖的另一侧与光学透镜组连接。该观测窗口适用于高温高压环境，对温度和压力变化的耐受性好，并且密封性能好，光学观测效率高，使用安全。

Description

海洋环境下的光谱观测窗口
技术领域
本实用新型涉及一种光谱检测窗口，尤其是一种可以对深海高温高压环境下物质进行光谱检测的观测窗口。
背景技术
海洋中蕴藏着丰富的矿产资源和油气资源，20世纪末期现代海底热液系统和天然气水合物在海底的发现更是吸引了众多的目光，海洋环境的探测，尤其是温度和海水成分异常环境的探测日益成为未来发展的重要环节。光谱技术是常温常压下物质成分检测的一种重要手段，但是由于光谱观测系统不能直接置于高温高压环境下，所以高温高压环境下物质成分的光谱检测相对困难。高温高压下进行光谱检测时，需要在光谱仪所处的常温常压环境和气体或溶液样品所处的高温高压环境之间设置观测窗口，以保证光线的正常传输。但是在高温高压环境下观测窗口的设计存在着以下几个方面的困难：首先，在窗口材料的选择上，要求观测窗口能经受高温高压环境，尤其对温度和压力的变化具有较好的耐受性；其次是密封技术和密封材料的使用；另外，观测窗口尺寸与光学观测效率的匹配，即从安全性能角度考虑，观测窗口需要尽可能得小且厚，但是从光学观测效率考虑，观测窗口则需要尽可能大而且薄，因此必须找到一个恰当的结合点来同时满足二者要求。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种对海洋异常环境下的气体和溶液进行光谱检测的观测窗口，该观测窗口适用于高温高压环境，对温度和压力变化的耐受性好，密封性能好，光学观测效率高，使用安全。
本实用新型是采用以下的技术方案实现的：一种海洋环境下的光谱观测窗口，包括观测舱体和固定于舱体一侧的密封端盖，该舱体的内腔呈圆柱形，其中，所述舱体的一端设有凹槽，凹槽内设有蓝宝石光学观测窗，蓝宝石光学观测窗呈圆柱形，且边缘为弧形倒角，蓝宝石光学观测窗外部设有密封端盖，密封端盖与蓝宝石之间夹设环形垫片，密封端盖的中心与蓝宝石观测窗对应处设有观测通孔，对应的密封端盖的另一侧与光学透镜组连接。所述的环形垫片为环形紫铜垫片，用以缓解对蓝宝石光学观测窗的损伤和变形应力。
所述的光学透镜组通过固定套筒固定在密封端盖上，固定套筒内装有位置可调的调整套筒，调整套筒伸入固定套筒内的一端装有凸透镜头，对应的另一端装有平面镜头。固定套筒的筒壁上设有通气孔，该通气孔可以及时将调整套筒中的高温空气排出，防止凸透镜头歪斜。其中凸透镜头可以选用石英凸透镜头，平面镜头可以选用石英平面镜头。
本实用新型中，所述的蓝宝石光学观测窗与舱体凹槽底部之间设有“O”型空心密封圈，所述的密封圈为金属密封圈。密封端盖朝向光学透镜组的一侧设有凹槽，通过该凹槽可以扩大光线接收面积。
由于不同温度范围时使用的光学观测窗口的尺寸有所不同，可以通过窗口转接端实现观测窗口尺寸的改变，即在舱体一侧的凹槽内装入窗口转接端，窗口转接端的一侧装在舱体的凹槽内，对应的另一侧设有安装蓝宝石观测窗的凹槽，凹槽的尺寸根据蓝宝石的尺寸决定。
本实用新型的有益效果是：本实用新型采用表面全部剖光且边缘呈弧形倒角的蓝宝石作为光学观测窗口，蓝宝石与凹槽底部、密封端盖之间分别设置密封圈和环形垫片，并利用窗口转接端安装不同尺寸的蓝宝石，因此有效保证窗口的密封性，同时使观测窗口具有较好的耐温耐压性，适用于高温高压环境下对样品进行光谱检测；另外，在不同温度范围时可以适当选择蓝宝石光学观测窗口的尺寸，并在外侧加装可调节光学透镜组，同时保证了光学观测窗口的使用安全和光学观测效率。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为窗口转接端的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，该观测窗口包括高温高压舱体1、固定连接于舱体一侧的密封端盖9和光学透镜组4。高温高压舱体1的内腔呈圆柱形，安装光学观测窗口的一侧内径缩小并留有安装蓝宝石光学观测窗2的凹槽，蓝宝石光学观测窗2呈圆柱形，表面全部剖光，边缘呈弧形倒角。蓝宝石光学观测窗2与凹槽槽底之间设有“O”型空心金属密封圈10。蓝宝石光学观测窗2的外部设有密封端盖9，密封端盖9的中心且与蓝宝石光学观测窗2对应处设有观测通孔12，密封端盖9与蓝宝石光学观测窗2之间夹设环形紫铜垫片3，该垫片可以缓解蓝宝石光学观测窗的损伤和变形应力。对应的密封端盖9的另一侧固定设置光学透镜组4。
如图1所示，光学透镜组4包括固定套筒6和调整套筒7，光学透镜组4通过固定套筒6与密封端盖9固定连接，同时固定套筒6内装有位置可调的调整套筒7，固定套筒4上设有通气孔13。调整套筒7伸入固定套筒6的一端装有石英凸透镜头5，对应的另一端装有石英平面镜头8。
由于不同的温度范围时选用的蓝宝石光学观测窗口的尺寸不同，本实用新型可以使用如图2所示的窗口转接端11实现光学观测窗口尺寸的调整，高温高压舱体1一侧的凹槽内嵌装窗口转接端11，即窗口转接端11的一侧安装在舱体凹槽内，对应的另一侧设有安装蓝宝石光学观测窗2的凹槽，窗口转接端11上凹槽的尺寸根据蓝宝石光学观测窗的尺寸确定，其中蓝宝石光学观测窗2与凹槽槽底之间设有金属密封圈10，密封端盖9通过螺栓固定在窗口转接端上装有蓝宝石光学观测窗2的一侧。密封端盖9与蓝宝石光学观测窗2之间夹设环形紫铜垫片3。
使用该观测窗口进行光谱观测时，可以根据实际温度范围选择适当尺寸的蓝宝石观测窗2和窗口转接端11，当达到最大工作温度时，可以不使用窗口转接端11，将蓝宝石观测窗2直接装入高温高压舱体1一侧的凹槽内。将光学透镜组4的固定套筒6固定于高温高压舱体1的密封端盖9上，适当调节调整套筒7的位置，即可满足观测需要。
本实用新型中的光谱观测窗口可用于观测工作温度在20—350℃之间，工作压力在1—40MPa之间的观测介质。

Claims (7)

1、一种海洋环境下的光谱观测窗口，包括观测舱体和固定于舱体一侧的密封端盖，该舱体的内腔呈圆柱形，其特征在于：所述舱体的一侧设有凹槽，凹槽内设有蓝宝石光学观测窗，蓝宝石光学观测窗呈圆柱形，且边缘为弧形倒角，蓝宝石光学观测窗的外部设有密封端盖，密封端盖与蓝宝石之间夹设环形垫片，密封端盖的中心且与蓝宝石观测窗对应处设有观测通孔，对应的密封端盖的另一侧与光学透镜组连接。
2、根据权利要求1所述的海洋环境下的光谱观测窗口，其特征在于：所述的光学透镜组包括固定套筒和调整套筒，其通过固定套筒固定在密封端盖上，固定套筒内装有位置可调的调整套筒，调整套筒伸入固定套筒内的一端装有凸透镜头，对应的另一端装有平面镜头。
3、根据权利要求2所述的海洋环境下的光谱观测窗口，其特征在于：所述的固定套筒的筒壁上设有通气孔。
4、根据权利要求2所述的海洋环境下的光谱观测窗口，其特征在于：所述的凸透镜头为石英凸透镜头，平面镜头为石英平面镜头。
5、根据权利要求1所述的海洋环境下的光谱观测窗口，其特征在于：所述的蓝宝石光学观测窗与舱体凹槽底部之间设有“O”型空心金属密封圈。
6、根据权利要求1、2、3或4所述的海洋环境下的光谱观测窗口，其特征在于：所述的密封端盖朝向光学头透镜组的一侧设有凹槽。
7、根据权利要求1所述的海洋环境下的光谱观测窗口，其特征在于：所述的舱体一侧的凹槽内嵌装窗口转接端，即窗口转接端的一端设在舱体的凹槽内，对应的另一端设有安装蓝宝石光学观测窗的凹槽。
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