[實用新型]基于近場光學行波吸收的痕量物質分析裝置

無效

• 申請號: 200920124432.8
• 申請日: 2009-07-10
• 公開（公告）號: CN201429564Y
• 公開（公告）日: 2010-03-24
• 發明（設計）人: 高秀敏
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 杜 軍

技術領域

本實用新型屬于光學技術領域，涉及一種光譜分析裝置，特別是一種基于近場光學行波吸收的痕量物質分析裝置，主要用于流體、薄膜、微小顆粒、生物分子、殘留農藥等物質的痕量濃度測試。

技術背景

在先進制造工業、環境分析、生命科學、醫學醫療、國防安全等許多領域存在大量的物質痕量測量需求，并且對痕量物質檢測靈敏度的要求越來越高。高精細度腔吸收光譜技術由于具有檢測靈敏度高、絕對測量、選擇性好等優點，成為痕量物質測量技術發展趨勢之一。高精細度腔光譜分析技術多用來分析痕量氣體濃度和組分，近些年來，研究者也將高精細度腔光譜分析技術應用于流體物質分析。現有技術中，有一種高精細度腔光譜分析系統(參見美國專利“Cavity?ring?down?arrangement?for?non-cavity?filingsamples”，專利號：US6,452,680B1)。該高精細度腔光譜分析系統具有相當的優點，但是，仍然存在一些不足：1)采用線型精細度腔結構，激光在高精細度腔內形成光學駐波，導致光強分布不均，以及光束入射端腔鏡的反射光易對激光器產生干擾；2)只能用來測試分析流體物質，不能對薄膜、界面、納米物質等形態物質的痕量濃度測試，對流體進行測量時，需要被檢測流體具有一定體積數量，對具有少量的被測流體無法進行檢測；3)激光束入射和出射樣品池時，為了使光能量在界面不出現損失，均要以布魯斯特角入射和出射，這樣就增加了樣品池機械定位要求和光束方向控制精度要求；4)該腔衰蕩光譜分析系統中的高精細度腔有兩個或多個高反射率反射鏡光學元件構成，結構復雜；5)光束從高精細度腔出射后沒有高精度分光就被光電傳感器接收，無法得到出射光高精度光譜信息，光譜信息精度不高，影響檢測精度和物質辨別能力。

發明內容

本實用新型的目的就是針對現有技術的不足，提供一種基于近場光學行波吸收的痕量物質分析裝置，具有系統構成簡單、近場光學行波吸收、法-珀腔高精度分光、光譜信息豐富、測量物質范圍廣泛，被測物質所需量少等特點。

本實用新型包括光源、光束準直整形器、近場光學行波腔、第一反射鏡、第二反射鏡、光電傳感器、移動部件。

光源的出射光束光路上依次設置有光束準直整形器和近場光學行波腔；近場光學行波腔為等腰三角形棱鏡，兩個腰面為高反射率反射面，底面為內全反射面，測試區為底面內全反射的光學近場區域；光束準直整形器的出射光束由第一腰面入射近場光學行波腔，入射方向與等腰三角形棱鏡底面平行，在第一腰面、第二腰面和底面構成的近場光學行波高精細度腔內形成光學行波，由第二腰面出射；近場光學行波腔的第二腰面出射光束光路上依次平行設置有的第一反射鏡和第二反射鏡，第一反射鏡和第二反射鏡均與光束傳播方向垂直，第一反射鏡的反射面和第二反射鏡的反射面相對，第一反射鏡和第二反射鏡構成法珀腔；光電傳感器設置在第二反射鏡的光束出射一側的光路上；移動部件與第二反射鏡連接，帶動第二反射鏡沿光束方向移動，調節第一反射鏡和第二反射鏡的間距。

所述的光源為半導體激光器、固體激光器、氣體激光器、液體激光器的一種。

所述的光束準直整形器是伽利略型準直整形器、開普勒型準直整形器中的一種。

所述的光電傳感器為光電二極管、雪崩管、光電倍增管中的一種。

所述的移動部件為步進電機、壓電陶瓷位移器、納米位移元件中的一種。

與現有技術相比，本實用新型的優點：

1)系統中高精細度腔構成簡單，只由一個光學元件構成近場光學行波高精細度腔，內部形成光場行波，光強分布均勻，光束入射端腔鏡的反射光不易對激光器產生干擾，系統整體的結構簡單，對機械定位要求低；

2)采用近場光學行波吸收技術，將分析測量對象拓展到薄膜、界面、納米物質、流體，擴大了應用范圍，并且測量時所需被測物質量少；

3)光束從近場光學行波高精細度腔出射后，經過了由兩個高反射鏡構成的法珀腔高精度分光單元，移動部件帶動法珀腔的一個高反射鏡沿軸向移動，調節控制出射光譜信息，光電探測器接收法珀腔出射光束，可以得到出射光高精度光譜信息，光譜信息精度高，檢測精度高、物質辨別能力強。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

如圖1所示，基于近場光學行波吸收的痕量物質分析裝置，包括光源1、光束準直整形器2、近場光學行波腔3、第一反射鏡4、第二反射鏡5、光電傳感器6、移動部件7。