[發(fā)明專利]用于光腔衰蕩光譜技術(shù)的連續(xù)可調(diào)長度測試腔

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610069954.7
• 申請日: 2016-02-01
• 公開（公告）號: CN105548052B
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張玥
• 申請（專利權(quán)）人: 北京仁木科技有限公司
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31
• 代理公司: 北京康思博達知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11426
• 代理人: 劉冬梅;路永斌

本發(fā)明公開了一種腔內(nèi)長度可調(diào)節(jié)的用于光腔衰蕩光譜技術(shù)的連續(xù)可調(diào)長度測試腔，通過精確的測量和反饋，以及精確的進給制動系統(tǒng)，實現(xiàn)測試腔所包含的內(nèi)腔管和外腔管之間精確的相對位移，從而實現(xiàn)腔體的內(nèi)部長度調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)一個腔體測量多種光譜相隔很遠、吸收強度不同的氣體，針對每種氣體，濃度測量范圍可覆蓋從1×10^?8到2％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光腔衰蕩光譜技術(shù)領(lǐng)域中的測試腔，具體涉及一種用于光腔衰蕩光譜技術(shù)的連續(xù)可調(diào)長度測試腔。

背景技術(shù)

光腔衰蕩光譜技術(shù)(以下簡稱CRDS技術(shù))是一種高靈敏的吸收光譜技術(shù)，常常用作痕量氣體檢測以及鏡片反射率測量。

CRDS技術(shù)的歷史起源于1961年，當時Jackson通過通過改進法布里-珀羅腔增加了測量精度。1973年，Kastler測量到一束脈沖光進入法布里-珀羅腔后，由于鏡面的反射損耗，在腔后檢測到隨指數(shù)衰減的信號。1980年，隨著鍍膜技術(shù)的革新，鏡面反射率不斷的提高，傳統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)很難達到反射率測量的要求，Herbelin使用光學腔相移技術(shù)精確地得到了鏡面反射率。1984年，Anderson首次提出使用腔衰蕩技術(shù)測量鏡面反射率。到了1988年，O’Keefe和Deacon首次提出了CRDS技術(shù)，并用脈沖激光器測量了O2在630nm處得吸收線，但是由于脈沖激光器線寬寬，頻率穩(wěn)定度差，測量得到的分辨率很低。1996年D.Romanini提出基于連續(xù)激光器的CRDS技術(shù)，基于連續(xù)激光器的高重復(fù)率、高穩(wěn)定度和低噪聲，大大提高了檢測靈敏度。

根據(jù)朗伯比爾定律，當一束強度為I0的光穿過氣體吸收介質(zhì)時，強度會由于介質(zhì)的吸收而衰減，檢測到的透射光強度將減小，而且光程越大，強度減小越明顯。吸收光譜技術(shù)就是通過比較初始光強以及透射光強的變化關(guān)系從而反演出吸收介質(zhì)的濃度。光腔衰蕩光譜技術(shù)通過使用兩片高反鏡作為光學腔，將吸收光程大大增加，從而增加了探測靈敏度，光進入光學腔后在兩個高反鏡之間來回反射，每一次反射都會由于吸收介質(zhì)的吸收而衰減，腔后的透射光將呈現(xiàn)指數(shù)衰減的形式，通過測量透射光強的衰減時間得到腔內(nèi)的吸收介質(zhì)濃度。從以上過程可以看出，不同于其他光譜技術(shù)，光腔衰蕩光譜技術(shù)測量的是光強的時間特性，而不是強度特性，所以光強度的起伏對于測量并沒有影響，從而對激光光源穩(wěn)定性的依賴有所減小。

腔長在光腔衰蕩光譜技術(shù)中具有重要作用，在設(shè)計階段需要通過調(diào)整腔長以確定適合于特定被測氣體的腔長值。現(xiàn)有技術(shù)中大多采用固定長度的測試腔，設(shè)計完成后，針對于固定長度的測試腔其被測氣體的種類以及測量的動態(tài)范圍都會受到選定的腔長的限制，無法靈活的擴展，而能夠調(diào)節(jié)腔長的測試腔也存在很多不足之處，尤其是其密封性能達不到使用要求，往往造成使用效果的不足。

由于上述原因，本發(fā)明人對現(xiàn)有的測試腔技術(shù)做了深入研究，以便設(shè)計出能夠解決上述問題的測試腔。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述問題，本發(fā)明人進行了銳意研究，設(shè)計出一種腔內(nèi)長度可調(diào)節(jié)的用于光腔衰蕩光譜技術(shù)的連續(xù)可調(diào)長度測試腔，通過精確的測量和反饋，以及精確的進給制動系統(tǒng)，實現(xiàn)測試腔所包含的內(nèi)腔管和外腔管之間精確的相對位移，從而實現(xiàn)腔體的內(nèi)部長度調(diào)節(jié)，從而完成本發(fā)明。

具體來說，本發(fā)明的目的在于提供以下方面：

(1)一種用于光腔衰蕩光譜技術(shù)的連續(xù)可調(diào)長度測試腔，其特征在于，該測試腔包括能夠相對滑動的內(nèi)腔管1和外腔管2。

(2)根據(jù)上述(1)所述的用于光腔衰蕩光譜技術(shù)的連續(xù)可調(diào)長度測試腔，其特征在于，所述內(nèi)腔管1和外腔管2之間保持密封。

(3)根據(jù)上述(1)所述的用于光腔衰蕩光譜技術(shù)的連續(xù)可調(diào)長度測試腔，其特征在于，在所述內(nèi)腔管1和/或外腔管2上開設(shè)有進氣口和/或出氣口。

(4)根據(jù)上述(1)所述的用于光腔衰蕩光譜技術(shù)的連續(xù)可調(diào)長度測試腔，其特征在于，在內(nèi)腔管1和/或外腔管2內(nèi)設(shè)置有用于光腔衰蕩光譜技術(shù)的光學元件。