[實用新型]海洋環境下的光譜觀測窗口

無效

• 申請號: 200820225154.0
• 申請日: 2008-12-06
• 公開（公告）號: CN201307087Y
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發明（設計）人: 于增慧;韓宗珠;翟世奎;程軍;趙廣濤
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/00
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司
• 代理人: 鞏同海

技術領域

本實用新型涉及一種光譜檢測窗口，尤其是一種可以對深海高溫高壓環境下物質進行光譜檢測的觀測窗口。

背景技術

海洋中蘊藏著豐富的礦產資源和油氣資源，20世紀末期現代海底熱液系統和天然氣水合物在海底的發現更是吸引了眾多的目光，海洋環境的探測，尤其是溫度和海水成分異常環境的探測日益成為未來發展的重要環節。光譜技術是常溫常壓下物質成分檢測的一種重要手段，但是由于光譜觀測系統不能直接置于高溫高壓環境下，所以高溫高壓環境下物質成分的光譜檢測相對困難。高溫高壓下進行光譜檢測時，需要在光譜儀所處的常溫常壓環境和氣體或溶液樣品所處的高溫高壓環境之間設置觀測窗口，以保證光線的正常傳輸。但是在高溫高壓環境下觀測窗口的設計存在著以下幾個方面的困難：首先，在窗口材料的選擇上，要求觀測窗口能經受高溫高壓環境，尤其對溫度和壓力的變化具有較好的耐受性；其次是密封技術和密封材料的使用；另外，觀測窗口尺寸與光學觀測效率的匹配，即從安全性能角度考慮，觀測窗口需要盡可能得小且厚，但是從光學觀測效率考慮，觀測窗口則需要盡可能大而且薄，因此必須找到一個恰當的結合點來同時滿足二者要求。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種對海洋異常環境下的氣體和溶液進行光譜檢測的觀測窗口，該觀測窗口適用于高溫高壓環境，對溫度和壓力變化的耐受性好，密封性能好，光學觀測效率高，使用安全。

本實用新型是采用以下的技術方案實現的：一種海洋環境下的光譜觀測窗口，包括觀測艙體和固定于艙體一側的密封端蓋，該艙體的內腔呈圓柱形，其中，所述艙體的一端設有凹槽，凹槽內設有藍寶石光學觀測窗，藍寶石光學觀測窗呈圓柱形，且邊緣為弧形倒角，藍寶石光學觀測窗外部設有密封端蓋，密封端蓋與藍寶石之間夾設環形墊片，密封端蓋的中心與藍寶石觀測窗對應處設有觀測通孔，對應的密封端蓋的另一側與光學透鏡組連接。所述的環形墊片為環形紫銅墊片，用以緩解對藍寶石光學觀測窗的損傷和變形應力。

所述的光學透鏡組通過固定套筒固定在密封端蓋上，固定套筒內裝有位置可調的調整套筒，調整套筒伸入固定套筒內的一端裝有凸透鏡頭，對應的另一端裝有平面鏡頭。固定套筒的筒壁上設有通氣孔，該通氣孔可以及時將調整套筒中的高溫空氣排出，防止凸透鏡頭歪斜。其中凸透鏡頭可以選用石英凸透鏡頭，平面鏡頭可以選用石英平面鏡頭。

本實用新型中，所述的藍寶石光學觀測窗與艙體凹槽底部之間設有“O”型空心密封圈，所述的密封圈為金屬密封圈。密封端蓋朝向光學透鏡組的一側設有凹槽，通過該凹槽可以擴大光線接收面積。

由于不同溫度范圍時使用的光學觀測窗口的尺寸有所不同，可以通過窗口轉接端實現觀測窗口尺寸的改變，即在艙體一側的凹槽內裝入窗口轉接端，窗口轉接端的一側裝在艙體的凹槽內，對應的另一側設有安裝藍寶石觀測窗的凹槽，凹槽的尺寸根據藍寶石的尺寸決定。

本實用新型的有益效果是：本實用新型采用表面全部剖光且邊緣呈弧形倒角的藍寶石作為光學觀測窗口，藍寶石與凹槽底部、密封端蓋之間分別設置密封圈和環形墊片，并利用窗口轉接端安裝不同尺寸的藍寶石，因此有效保證窗口的密封性，同時使觀測窗口具有較好的耐溫耐壓性，適用于高溫高壓環境下對樣品進行光譜檢測；另外，在不同溫度范圍時可以適當選擇藍寶石光學觀測窗口的尺寸，并在外側加裝可調節光學透鏡組，同時保證了光學觀測窗口的使用安全和光學觀測效率。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為窗口轉接端的結構示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，該觀測窗口包括高溫高壓艙體1、固定連接于艙體一側的密封端蓋9和光學透鏡組4。高溫高壓艙體1的內腔呈圓柱形，安裝光學觀測窗口的一側內徑縮小并留有安裝藍寶石光學觀測窗2的凹槽，藍寶石光學觀測窗2呈圓柱形，表面全部剖光，邊緣呈弧形倒角。藍寶石光學觀測窗2與凹槽槽底之間設有“O”型空心金屬密封圈10。藍寶石光學觀測窗2的外部設有密封端蓋9，密封端蓋9的中心且與藍寶石光學觀測窗2對應處設有觀測通孔12，密封端蓋9與藍寶石光學觀測窗2之間夾設環形紫銅墊片3，該墊片可以緩解藍寶石光學觀測窗的損傷和變形應力。對應的密封端蓋9的另一側固定設置光學透鏡組4。

如圖1所示，光學透鏡組4包括固定套筒6和調整套筒7，光學透鏡組4通過固定套筒6與密封端蓋9固定連接，同時固定套筒6內裝有位置可調的調整套筒7，固定套筒4上設有通氣孔13。調整套筒7伸入固定套筒6的一端裝有石英凸透鏡頭5，對應的另一端裝有石英平面鏡頭8。