RU2372606C1 - Миниатюрная многоходовая зеркальная оптическая кювета - Google Patents
Миниатюрная многоходовая зеркальная оптическая кювета Download PDFInfo
- Publication number
- RU2372606C1 RU2372606C1 RU2008113899/28A RU2008113899A RU2372606C1 RU 2372606 C1 RU2372606 C1 RU 2372606C1 RU 2008113899/28 A RU2008113899/28 A RU 2008113899/28A RU 2008113899 A RU2008113899 A RU 2008113899A RU 2372606 C1 RU2372606 C1 RU 2372606C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mirror
- optical
- spherical
- miniature
- mirrors
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
- G01N21/03—Cuvette constructions
- G01N21/031—Multipass arrangements
Abstract
Изобретение относится к области оптического приборостроения и может использоваться в приборах газового анализа, где требуется малогабаритность. Кювета имеет корпус в виде цилиндра, на торцевых поверхностях которого формируются плоские и сферические отражающие поверхности. Пучок света с конечной апертурой, многократно отражаясь в определенной последовательности, выходит из кюветы со стороны входа, а количество ходов в системе определяется расчетным путем. Техническим результатом является создание миниатюрной многоходовой кюветы с заданной длиной оптического пути. 4 ил.
Description
Изобретение относится к области спектрофотометрии и оптическим устройствам и может использоваться для фотометрирования малых объемов газов или для миниатюрных газовых датчиков.
Зеркальные системы многократного отражения известны давно. Их развитие было стимулировано появлением лазерных источников света и созданию большого числа многоходовых зеркальных систем. Основой всех дальнейших разработок служила классическая схема Уайта [1]. В многоходовых зеркальных системах при выборе соотношения L/F=1, где L - базовая длина кюветы, F - фокусное расстояние сферического зеркального объектива, появляется возможность повысить светосилу, изменить базовую длину, осуществить выход излучения со стороны входа.
Известна многоходовая зеркальная кювета [2], имеющая прозрачный корпус в виде трубки, расположенный между зеркалами. Лазерное излучений, многократно отражаясь от вогнутого зеркала, автоколлимационного зеркала и двух полевых зеркал, формирует большой оптический путь. Недостатками указанной многоходовой зеркальной кюветы является большие габариты и необходимость применения узконаправленных лазерных источников излучения.
Известна оптическая кювета [3], содержащая два цилиндрических зеркала, имеющих равные фокусные расстояния и расположенные на заданном расстоянии друг от друга, US 2006232772. Главные плоскости цилиндрических зеркал могут быть повернуты на углы 0, 90, 180, 270 градусов. Недостатками указанной оптической кюветы является наличие устройства вращения одного из зеркал относительно другого, что снижает оптическую стабильность системы и увеличивает физические размеры кюветы, для ввода и вывода излучения в первом зеркале проделано отверстие, которое уменьшает рабочую площадь зеркала и предполагает использование лазерных источников.
Известны миниатюрные оптические кюветы [4] в составе интегрированного газового сенсора (Integrated optical gas sensor) GB 2401432 и в составе компактного оптического сенсора (Compact optical gas sensor) GB 2403291.
Недостатками указанных миниатюрных оптических кювет, выполненных в виде кольцевого канала прямоугольного сечения, стенки которого имеют конечный коэффициент отражения в инфракрасной области спектра, является сильное рассеяние света в процессе неконтролируемых многократных отражений света от стенок кюветы, что приводит к потере почти 98% интенсивности света источника на выходе кюветы.
Известна оптическая система многократного отражения Чернина [5], авт. свид №798678. Недостатком указанной оптической системы многократного отражения является ее громоздкость из-за двух равных по габаритам плоских зеркал с выходным отверстием между ними.
Задачей изобретения является создание миниатюрной многоходовой зеркальной оптической кюветы с заданной длиной оптического пути.
Поставленная задача решается миниатюрной многоходовой зеркальной оптической кюветой (фиг.1), в которой на основании 1 расположены вход 2 для оптического излучения, выход 6 для оптического излучения и, по меньшей мере, два плоских отражающих зеркала 3, три отражающих сферических или параболических поверхности 4 и 5. Первое отражающее сферическое зеркало 4 ориентируется под определенным углом к главной оптической оси кюветы и создает изображение источника на плоском зеркале 3, далее изображение источника перестраивается на сферическом зеркале 5 и направляется на второе плоское зеркало 3 и после отражения от второго сферического зеркала 4 направляется на выход 6 кюветы.
Два плоских отражающих зеркала 3 расположены на определенном расстоянии от сферических зеркал 4 L1=2F1, где F1 - фокусное расстояние сферических зеркал 4.
Плоские зеркала 3 расположены под углами, обеспечивающими оптимальную передачу света на сферическое зеркало 5, которое может иметь иное фокусное расстояние.
Сферическое зеркало 5 установлено так, чтобы выполнялось соотношение: L2=2F2, где F2 - фокусное расстояние сферического зеркала 5. L2=10 мм.
Плоские зеркала 3 должны быть расположены симметрично относительно оптической оси сферического зеркала 5.
Для эффективности передачи светового потока с входа 2 на выход 6 малогабаритной многоходовой зеркальной оптической кюветы важно, чтобы поперечный размер каустики на выходе оптической системы для всех негомоцентрических лучей не превышал площади выходного окна 6. В этом случае выигрыш в эффективности сбора света в малогабаритной многоходовой зеркальной оптической кювете по сравнению с прототипом составляет 10 раз.
На фиг.2 представлен ход всех лучей в миниатюрной многоходовой зеркальной оптической кювете при использовании источника ИК излучения [6].
На фиг.3 показан корпус 7 миниатюрной многоходовой оптической кюветы и взаимное расположение сферических зеркал 4 и 5.
Практическая реализация миниатюрной многоходовой оптической кюветы сделана методами 3D стереолитографии. На фиг.4 показан разрез кюветы. Основание кюветы 1 и корпус 7 изготавливаются по 3D технологии и содержат плоские поверхности 3 и сферические 4, 5, ориентированные определенным образом. Источник ИК излучения [6] устанавливается на входе 2 в кювету, а фотоприемник устанавливается на выходе 6. Для точного сопряжения основания 1 с корпусом 7, содержащим сферические зеркальные отражатели 4 и 5, служат направляющие пазы 8 в теле основания 1.
На поверхности зеркал 3, 4, 5 напыляется отражающий слой А1, который покрывается защитным слоем окисла. Собранная кювета не требует юстировки. Габаритные размеры оптической кюветы: диаметр 20 мм, высота 14 мм. Общая оптическая длина Lopt≈70 мм.
Источники информации
1. White J.U. Long Optical Paths of Large Aperture. J. Opt. Soc. Amer. 1942, vol.32, №5, p.285-888.
2. Многоходовая зеркальная кювета. SU 1797334, 1994 г.
3. Патент US 2006232772, 2006 г.
4. Патент GB 2403291, 2004 г., GB 2401432, 2004 г.
5. А.с №798678 (СССР), 1981 г.
6. Патент RU 2208268, 2003 г.
Claims (1)
- Миниатюрная многоходовая зеркальная оптическая кювета, имеющая вход и выход для оптического излучения, два плоских зеркала и одно сферическое, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены два сферических зеркала, первое из сферических зеркал установлено под углом к оптической оси кюветы таким образом, чтобы создавать изображение источника излучения на первом плоском зеркале и далее направлять изображение источника через второе сферическое зеркало на второе плоское зеркало и после отражения от третьего сферического зеркала на выход кюветы, при этом плоские зеркала расположены симметрично относительно оптической оси второго сферического зеркала и на расстоянии 2F1 от первого и третьего сферических зеркал, где F1 - фокусное расстояние первого и третьего сферических зеркал.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008113899/28A RU2372606C1 (ru) | 2008-04-08 | 2008-04-08 | Миниатюрная многоходовая зеркальная оптическая кювета |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008113899/28A RU2372606C1 (ru) | 2008-04-08 | 2008-04-08 | Миниатюрная многоходовая зеркальная оптическая кювета |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2372606C1 true RU2372606C1 (ru) | 2009-11-10 |
Family
ID=41354817
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008113899/28A RU2372606C1 (ru) | 2008-04-08 | 2008-04-08 | Миниатюрная многоходовая зеркальная оптическая кювета |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2372606C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2451285C1 (ru) * | 2010-11-12 | 2012-05-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Оптосенс" | Газоанализатор и оптический блок, используемый в нем |
RU2737360C2 (ru) * | 2016-04-20 | 2020-11-27 | Кэскейд Текнолоджиз Холдингс Лимитед | Многоходовая кювета для образца |
US11519855B2 (en) | 2017-01-19 | 2022-12-06 | Emerson Process Management Limited | Close-coupled analyser |
US11781911B2 (en) | 2018-08-06 | 2023-10-10 | United Kingdom Research And Innovation | Optical multi-pass cells |
-
2008
- 2008-04-08 RU RU2008113899/28A patent/RU2372606C1/ru active IP Right Revival
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2451285C1 (ru) * | 2010-11-12 | 2012-05-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Оптосенс" | Газоанализатор и оптический блок, используемый в нем |
WO2012093952A2 (ru) | 2010-11-12 | 2012-07-12 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Оптосенс" | Газоанализатор и оптический блок, используемый в нем |
WO2012093952A3 (ru) * | 2010-11-12 | 2012-10-26 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Оптосенс" | Газоанализатор и оптический блок, используемый в нем |
CN103492858A (zh) * | 2010-11-12 | 2014-01-01 | 欧普托圣斯有限公司 | 气体分析仪与当中所用的光学区块 |
RU2737360C2 (ru) * | 2016-04-20 | 2020-11-27 | Кэскейд Текнолоджиз Холдингс Лимитед | Многоходовая кювета для образца |
US11519855B2 (en) | 2017-01-19 | 2022-12-06 | Emerson Process Management Limited | Close-coupled analyser |
US11781911B2 (en) | 2018-08-06 | 2023-10-10 | United Kingdom Research And Innovation | Optical multi-pass cells |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10203446B2 (en) | Light guide illumination device with light divergence modifier | |
JP4290900B2 (ja) | 光源装置 | |
Cassarly | Nonimaging optics: concentration and illumination | |
US7400805B2 (en) | Compact light collection system and method | |
CN109477953B (zh) | 一种高效光程折叠器件 | |
JP2004046071A (ja) | 光線指向光学構造体 | |
US10309601B2 (en) | Light source device, lighting apparatus, and vehicle lamp device | |
JPH08234109A (ja) | ライトバルブ均等照射装置 | |
CN102348930A (zh) | 光源装置及包括该光源装置的模拟太阳光照射装置 | |
TW201515519A (zh) | 用於在雷射激發光源中分離幫浦光和採集光之系統及方法 | |
JP6495437B2 (ja) | 照明装置および観察システム | |
US8933417B2 (en) | Combined lens and reflector, and an optical apparatus using the same | |
RU2372606C1 (ru) | Миниатюрная многоходовая зеркальная оптическая кювета | |
KR101083789B1 (ko) | 수 개의 광빔의 조합을 가능케 하는 조명 시스템 | |
JP2007534973A (ja) | 照明の集光および整形に関する装置および方法 | |
EP3636987B1 (en) | Light source device and distance measuring sensor | |
JP2020529628A (ja) | ハイパワーファイバ照明源用分光フィルタ | |
CN210514770U (zh) | 一种改变菲涅尔透镜光路的结构 | |
US3704955A (en) | Radiation entrapping, multi-reflection raman sample cell employing a single concave mirror | |
JP4856266B1 (ja) | 光源装置およびそれを備えた擬似太陽光照射装置 | |
EP2345888B1 (en) | Detection apparatus for optical reflectance measurement | |
CN110596005A (zh) | 一种新型环形平凹面镜光学多通吸收池 | |
CN110596006B (zh) | 一种折叠形光学多通吸收池 | |
US20120300489A1 (en) | Light Generator | |
TWI601990B (zh) | Spectroscopic device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HE4A | Notice of change of address of a patent owner | ||
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20100823 |
|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: PLEDGE Effective date: 20110407 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110409 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20120120 |