CN208206780U - 光学吸收池 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于光学吸收池领域，涉及一种光学吸收池，包括两相对设置的反射镜，两所述反射镜平行设置，且两者的光轴重合；两所述反射镜上均开设有光透过孔；所述光学吸收池还包括密封容器；所述密封容器具有两相对设置的光透过窗片；所述密封容器可设置在两所述反射镜之间，且两所述光透过窗片与两所述反射镜一一对应设置；所述光透过窗片的尺寸大于等于相应的所述反射镜的尺寸。本实用新型可以实现种子呼吸作用不被限制在光程路径空间内，有助于提高种子活力测量的效率。

Description

光学吸收池

技术领域

本实用新型属于光学吸收池领域，具体地说，涉及一种光学吸收池。

背景技术

在可调谐半导体激光器吸收光谱技术(Tunable DiodeLaser AbsorptionSpectroscopy，TDLAS)领域常用到光学吸收池，光学吸收池利用多次反射原理，在有限的空间中实现了较长的吸收光程。

现有的光学吸收池常包括用于形成光多次反射的两反射镜，两反射镜分别安装在一镜片支架上，然后两镜片支架相对放置在一水平支撑架上，使得两反射镜相对放置，且两反射镜之间的空间形成光程路径空间。此时为了实现对气体的光学吸收测量，可以设置开放式光学吸收池，直接测量光程路径空间的气体的光学吸收信号。也可以设置封闭式光学吸收池，在水平支撑架和两镜片支架上设置密封罩，使得光程路径空间形成密封空间，将待测量气体置于该密封空间内。

以上第一种结构的光学吸收池适用于空间浓度均衡的气体的浓度测量，例如大气中的CO2气体，烟道的CO2气体等。而后者，适用于特定空间的气体浓度随时间的变化情况的监测，例如通过监测种子呼吸的CO2气体的浓度随时间的变化判断种子活力。这时候需要待测量种子放置在光程路径空间形成的密封空间内，种子活力测量过程中，种子呼吸作用均在光程路径空间进行，密封空间不能打开，光程路径空间被占用，不能更换待测量种子，种子直接放置在该光程路径空间形成密封空间导致种子活力监测极其耗时、测量效率极低，不方便大量的种子的监测。

实用新型内容

1、要解决的问题

针对现有技术的缺陷和不足，本实用新型提供一种光学吸收池，它可以实现种子呼吸作用不被限制在光程路径空间内，有助于提高种子活力测量的效率。

2、技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

一种光学吸收池，所述光学吸收池包括两相对设置的反射镜，两所述反射镜平行设置，且两者的光轴重合；

两所述反射镜上均开设有光透过孔；

其中：所述光学吸收池还包括密封容器；

所述密封容器具有两相对设置的光透过窗片；

所述密封容器可设置在两所述反射镜之间，且两所述光透过窗片与两所述反射镜一一对应设置；

所述光透过窗片的尺寸大于等于相应的所述反射镜的尺寸。

如上所述的光学吸收池，其中，优选的，两所述反射镜均为球面镜或一所述反射镜为球面镜，另一所述反射镜为平面镜。

如上所述的光学吸收池，其中，优选的，两所述光透过窗片之间所述密封容器的长度可调。

如上所述的光学吸收池，其中，优选的，所述光透过窗片为楔体，所述楔体的棱垂直所述反射镜的光轴设置。

如上所述的光学吸收池，其中，优选的，两所述光透过窗片的楔体的顶角相对设置。

如上所述的光学吸收池，其中，优选的，两所述光透过窗片可插拔的设置在所述密封容器上，且与所述密封容器密封连接。

如上所述的光学吸收池，其中，优选的，所述密封容器的两相对侧壁上设置有与两所述光透过窗片分别相适配的窗口；

所述窗口周侧的所述密封容器上设置有容置槽；

所述容置槽用于容置相应的所述光透过窗片。

如上所述的光学吸收池，其中，优选的，所述光透过窗片的周缘固定连接固定边缘件；

所述固定边缘件与所述容置槽相匹配，且两者密封连接。

如上所述的光学吸收池，其中，优选的，所述密封容器和两所述光透过窗片三者一体成型。

如上所述的光学吸收池，其中，优选的，所述密封容器内还设置有滤网；

所述滤网平行两所述光透过窗片的中心的连线设置，且位于两所述光透过窗片的同一侧。

3、有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

本实用新型采用两反射镜形成多次反射光，两反射镜之间形成光程路径空间，而改进的采用独立的密封容器形成待测气体容置空间，所述密封容器具有两相对设置的光透过窗片。需要测量时，将独立的密封容器放置在光程路径空间内，待测气体容置空间和光程路径空间两者重合，且两所述光透过窗片与两所述反射镜一一对应设置，使得反射光束能够透过两所述光透过窗片射入密封容器，实现气体的光学吸收测量。当不需要测量或者待测气体容置空间内的气体不满足测量条件时，独立的密封容器从光程路径空间中移出，两者分离，种子呼吸作用不被限制在光程路径空间内，也不存在密封容器对光程路径空间的占用，光程路径空间可以用于其它种子的测量所用，有助于提高种子活力测量的效率。

附图说明

图1为本实用新型提供的光学吸收池结构示意图；

图2为光经过厚度均匀的介质时的偏移量示意图；

图3为光经过楔体时的偏折方向示意图；

图中：

1、反射镜；

2、密封容器；

3、光透过窗片；

4、滤网。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细描述。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

本实施例提供了一种光学吸收池，请参阅图1，光学吸收池包括两相对设置的反射镜1，两反射镜1平行设置，且两者的光轴重合，两反射镜1用于光的多次反射以形成长光程。

两反射镜1上均开设有光透过孔，两光透过孔的位置可以根据实际需要设置，可以设置在反射镜1的中心，也可以设置在反射镜1的边缘，两者可以位置正好对应，也可以为其他设置，只需要满足光的入射和出射即可，本实施例不做具体限制。

在该实施例中，两反射镜1的设置同现有技术的光学吸收池采用的反射镜一致，本实施例两反射镜1的选择以及设置，优选同Herriott池，两反射镜1均为球面镜，或一反射镜1为球面镜，另一反射镜1为平面镜。在此不做过多描述。

作为本实施的改进，本实施例光学吸收池还包括密封容器2；密封容器2具有两相对设置的光透过窗片3；密封容器2可设置在两反射镜1之间，且两光透过窗片3与两反射镜1一一对应设置；光透过窗片3的尺寸大于等于相应的反射镜1的尺寸。这里为了实现反射光能够全部通过光透过窗片3，光透过窗片3的尺寸大于等于相应的反射镜1的尺寸具体是指：光透过窗片3的尺寸在垂直反射镜1的光轴方向的尺寸大于反射镜1的垂直于自身光轴方向的尺寸。

本实用新型采用两反射镜1形成多次反射光，两反射镜1形成光程路径空间，而改进的采用独立的密封容器2形成待测气体容置空间，密封容器2具有两相对设置的光透过窗片3。需要测量时，将独立的密封容器2放置在光程路径空间内，待测气体容置空间和光程路径空间两者重合，且两光透过窗片3与两反射镜1一一对应设置，使得反射光束能够经过两光透过窗片3射入密封容器2内，实现气体的光学吸收测量。当不需要测量或者待测气体容置空间内的气体不满足测量条件时，独立的密封容器2从光程路径空间中移出，两者分离，种子呼吸作用不被限制在光程路径空间内，也不存在密封容器2对光程路径空间的占用，光程路径空间可以用于其它种子的测量所用，有助于提高种子活力测量的效率。

两反射镜1均为球面镜时，两反射镜1之间需要的满足光线多次反射的放置距离为d1。一反射镜1为球面镜，另一反射镜1为平面镜时，两反射镜1之间需要的满足光线多次反射的放置距离为d2，通常，d1不等于d2。所以，对应的，密封容器2可以设置为长度可调容器，具体的为两光透过窗片3之间的密封容器2的长度可调。

在本实施例中，设置独立的密封容器2，密封容器2的两光透过窗片3可以为石英玻璃片，也可以选择其他高透射率有机材质制备，本领域技术人员可以根据需要设置。两光透过窗片3对反射光的光学影响是需要考虑的因素，在本实施例中，优选两光透过窗片3均为石英玻璃片，石英玻璃片对光的光学影响具体如下：

1.根据《光学教程》第三版，姚启钧原著，华东师大光学教材表写组改编，第45页至第53页可知，光经过厚度均匀的介质时，会产生等倾干涉条纹，等倾干涉条纹只呈现在会聚平行光的透镜的焦平面上。采用的光透过窗片3为厚度均匀的石英玻璃片时，具有会聚透镜的光探测器将会探测到强的等倾干涉光信号，进而将影响光信号的实时探测。而继续参阅《光学教程》第三版，姚启钧原著，华东师大光学教材表写组改编，第45页至第53页可知，第53页至第58页可知，光经过尖劈形介质时，且入射角度不大是，形成的等厚干涉条纹定域于介质表面。

2.如图2所示，具有一定厚度d0的两相对表面相互平行的石英玻璃片会造成透射光相对入射光发生偏移量Δx，但光的传播方向不变。而如图3所示，光经过厚度不均匀的楔体状石英玻璃片时，光的偏折如图3所示，光朝向楔体状石英玻璃片的厚度增加的一侧偏折。

基于以上原因，作为本实施例的优选的技术方案，本实施例所采用的光透过窗片3为楔体，这里的楔体优选三角楔体，为典型的尖劈形介质。楔体的棱垂直反射镜1的光轴设置。当光经过该光透过窗片3产生等厚干涉条纹，该等厚干涉条纹定域于光透过窗片3的表面，不会对光信号的实时监测造成干扰。

在具体实施的时候，楔体的顶角小于等于1°，以减少楔体的顶角过大时导致的楔体过厚进而对光造成的偏移影响。在具体选择的时候，楔体的平均厚度小于光透过孔的直径的四分之一。

同时，两个楔体的顶角相对设置，具体来说，即在密封容器2整体结构上，一个楔体的顶角朝上设置，则另一个楔体的顶角朝下设置，使两者呈相对方向设置。由于光朝向楔体状石英玻璃片的厚度增加的一侧偏折，两个楔体的顶角设置方向相反，使得光依次经过两个楔体时，偏折偏移量能够相互抵消，进而减少光偏移对光路的影响。

另外，为避免两光透过窗片3与两者之间的空气形成等倾干涉条纹，在本实施例中，两楔体状光透过窗片3非平行设置，两者可以对称设置成八字形，也可以非对称设置，保证两者之间成一定夹角即可，该夹角介于0.5°到3°之间，包括端点值。

本实施例在实施的时候，可以将密封容器2和两光透过窗片3三者均采用石英玻璃片一体成型。此结构的密封容器2整体具有结构简单、密封效果好的特点，但是此结构的密封容器2整体同时存在着强度不能够保证，使用时容易损坏等缺陷和不足。

作为本实施例的改进方案，本实施例也提供一种结构强度进行改善的密封容器2整体结构，该整体结构采用结构强度能够得到保证的密封容器2，该密封容器2可以为铁件，也可以为塑料件。在密封容器2的两相对侧壁上设置有与两光透过窗片3分别相适配的窗口；窗口周侧的密封容器2上设置有容置槽，容置槽通常在密封容器2制造时同时制备，两者一体成型；将两光透过窗片3可插拔的设置在密封容器2上的容置槽内，且两光透过窗片3插入密封容器2上的容置槽内时，两光透过窗片3与密封容器2密封连接。以上设置大大提高了密封容器2整体结构的强度，减少了损坏率，增加了耐用性。

为了方便两光透过窗片3的插拔操作，以及在插拔操作中保护光透过窗片3不易受力损坏，在光透过窗片3的周缘固定连接固定边缘件，即将光透过窗片3的边缘封装在固定边缘件上，固定边缘件可以为可以塑性的固化胶，也可以为树脂。固定边缘件的形状以及大小与密封容器2上的容置槽的形状以及大小相匹配，使得固定边缘件容置在密封容器2上的容置槽内时，两者密封连接。

作为本实施例的进一步的改进之处，本实施例中的密封容器2内还设置有滤网4；滤网4用于放置待检测的种子，密封容器2上设置有可用盖体密封的开口，滤网4靠近开口设置，且平行两光透过窗片3的中心的连线设置。当密封容器2放置在光学路径空间时，滤网4呈现出平行反射镜1的光轴设置，且位于两光透过窗片3的同一侧的状态。使用的时候，通常密封容器2的开口朝上，滤网4位于两光透过窗片3的上方，待检测的种子放置在滤网上。待检测的种子放置在滤网上，一方面避免了待检测的种子对反射光路径的干扰。另一方面，由于待检测的种子呼吸产生的CO2气体浓度大于空气浓度，待检测放置在反射光路径的上方，产生的CO2气体往密封容器2的底部集聚，有利于确保反射光路径上的气体浓度，确保测量的准确性。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本实用新型的构造、特征及作用效果，以上仅为本实用新型的较佳实施例，但本实用新型不以图面所示限定实施范围，凡是依照本实用新型的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种光学吸收池，所述光学吸收池包括两相对设置的反射镜(1)，两所述反射镜(1)平行设置，且两者的光轴重合；

两所述反射镜(1)上均开设有光透过孔；

其特征在于：所述光学吸收池还包括密封容器(2)；

所述密封容器(2)具有两相对设置的光透过窗片(3)；

所述密封容器(2)可设置在两所述反射镜(1)之间，且两所述光透过窗片(3)与两所述反射镜(1)一一对应设置；

所述光透过窗片(3)的尺寸大于等于相应的所述反射镜(1)的尺寸。

2.根据权利要求1所述的光学吸收池，其特征在于：两所述反射镜(1)均为球面镜或一所述反射镜(1)为球面镜，另一所述反射镜(1)为平面镜。

3.根据权利要求1所述的光学吸收池，其特征在于：两所述光透过窗片(3)之间的所述密封容器(2)的长度可调。

4.根据权利要求1所述的光学吸收池，其特征在于：所述光透过窗片(3)为楔体，所述楔体的棱垂直所述反射镜(1)的光轴设置。

5.根据权利要求4所述的光学吸收池，其特征在于：两所述楔体的顶角相对设置。

6.根据权利要求1所述的光学吸收池，其特征在于：两所述光透过窗片(3)可插拔的设置在所述密封容器(2)上，且与所述密封容器(2)密封连接。

7.根据权利要求6所述的光学吸收池，其特征在于：所述密封容器(2)的两相对侧壁上设置有与两所述光透过窗片(3)分别相适配的窗口；

所述窗口周侧的所述密封容器(2)上设置有容置槽；

所述容置槽用于容置相应的所述光透过窗片(3)。

8.根据权利要求7所述的光学吸收池，其特征在于：所述光透过窗片(3)的周缘固定连接固定边缘件；

所述固定边缘件与所述容置槽相匹配，且两者可密封连接。

9.根据权利要求1所述的光学吸收池，其特征在于：所述密封容器(2)和两所述光透过窗片(3)三者一体成型。

10.根据权利要求1所述的光学吸收池，其特征在于：所述密封容器(2)内还设置有滤网(4)；

所述滤网(4)平行两所述光透过窗片(3)的中心的连线设置，且位于两所述光透过窗片(3)的同一侧。