[實用新型]光環境模擬實驗艙

有效

• 申請號: 201320470209.5
• 申請日: 2013-08-02
• 公開（公告）號: CN203470010U
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 蔡澎;張晶;易葵;黃曉梅;連惠勇;楊傳俊;張紫燕;唐超;廖艷艷
• 申請（專利權）人: 中國科學院城市環境研究所
• 主分類號: B01L1/00
• 分類號: B01L1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種光環境模擬實驗艙，可在近紫外、可見光及近紅外范圍內模擬瓦級單色光，是實現光環境生物學效應研究的實驗箱。

背景技術

隨著城市化、電氣化的發展，人造光源的廣泛使用對人類健康和生態安全產生了長期、隱性的負面影響。探究各類光環境的生物學效應和機理，并對危險作出響應和干預，需針對不同波長的單色光進行光污染生物學效應研究。目前現有的光學系統主要有以下兩類：（1）可在較大光譜范圍內生成單色光，但光源的功率小、光能量輸出弱，主要為光學分析儀器；（2）光源功率大且在較大光譜范圍內可產生連續光譜，但未配備相應分光系統，無法生成單色光。這些現有技術都無法滿足寬光譜單色光環境模擬的需求，這已成為限制光環境生物學效應研究的重要因素。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種光環境模擬實驗艙，能夠在近紫外、可見光及近紅外范圍內實現不同波長和帶寬的瓦級功率單色光模擬，并且光譜范圍廣、輸出功率大。

為解決上述技術問題，本實用新型光環境模擬實驗艙的技術方案是，艙體內包括：激光泵浦寬帶光源、大功率氙燈光源、單色器、光路傳輸系統、實驗臺、溫濕度控制系統、中央分析控制系統，所述激光泵浦寬帶光源提供大功率紫外光、補充可見光，所述大功率氙燈光源提供大功率初始可見光和近紅外光，發自所述激光泵浦寬帶光源和所述大功率氙燈光源的光分別經過所述單色器和光路傳輸系統處理后，照射到所述試驗臺上，所述中央分析控制系統采集其它各部分的數據進行處理，并控制各部分的工作。

本實用新型通過采用上述技術方案，達到了以下有益效果：

1．在近紫外、可見光、近紅外的寬光譜范圍內，實現連續可調波長的瓦級單色光輸出。

2．通過良好的溫濕度控制，可滿足不同實驗對象的基本生存條件，是適用于生物學效應研究的單色光環境模擬系統。在生物科學、環境科學、醫學、農學、工業測試和教育等領域能推廣運用，有一定的現實意義和應用價值。

3．艙體能有效避光、隔熱、防潮、防止二次污染，保證操作人員的安全。

4．本實用新型能實現實驗條件的標準化，保證實驗的時間重復性、空間重復性。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細的說明：

圖1是本實用新型的主體三維構造圖；

圖2是本實用新型的瓦級單色光模擬部分的光路圖。

圖中附圖標記為，1.激光泵浦寬帶光源，2.大功率氙燈光源，3.單色器，4.光路傳輸系統，5.艙體，6.實驗臺，7.溫濕度控制系統，8.中央分析控制系統。

具體實施方式

本實用新型主要結構為方形箱體，由激光泵浦寬帶光源、大功率氙燈光源、單色器、光路傳輸系統、艙體、實驗臺、溫濕度控制系統、中央分析控制系統組成。實驗艙殼體采用雜散光屏蔽板，內部采用50mm厚保溫棉保溫；墻面采用1.5mm厚鍍鋅鋼板，地面采用1.5mm厚鋼板；內房外層支撐框架采用75*75*4mm角鋼，內部龍骨采用50*50*1.5mm鍍鋅管；室內采用全鋼活動地板，地面防潮絕緣板為3mm厚PVC板；艙體設置通風消音管。激光泵浦寬帶光源、千瓦級氙燈和單色器設置在艙體上方，由于光源功率較大，需嚴格控制光源的溫度，采用風冷和水冷的方式控制光源溫度，確保大功率光源長時間穩定運行。單色器采用光柵分光系統，光柵分光系統具有寬的光譜測量范圍和高的分辨率，且結構、裝調要求較低,?是目前綜合性能較突出、應用最廣泛的系統。為降低能量損失，采用非球面鏡準直，消除色散，提高通光效率；并采用大面積、高密度光柵分光，獲得目標波長和帶寬的同時增加單色光透過率。由艙體上方光源產生的初始光經橢球反射鏡收集聚焦后通過單色器的入射狹縫，經過準直、光柵分光、會聚后通過出射狹縫，形成具有一定發射角的單色光輻照到實驗臺。光路傳輸系統能對傳輸過程中的單色光實現強度、輻照范圍、輻照方向、發散角度、偏振性的調節，營造復雜的現實光環境。實驗臺位于艙體中央，提供生物樣品輻照平臺。溫濕度控制系統分布在艙體內外，采用以空氣為輸送介質的風管式家用小型中央空調系統為主體來調節溫度，主要由室外機、室內機和室內管道系統組成，能有效控制溫度范圍為1oC?~?50oC（±1.0oC）、濕度范圍20％~80％RH（±3.0％），提供穩定、精準的溫、濕度條件，滿足生物培養需求。中央分析控制系統在艙體外部，可實現對光源、單色器、實驗臺的總控制，同時可根據光譜儀、功率計的監測數據，對整個系統進行實時反饋并動態調節。