[發(fā)明專利]一種基于拋物面結(jié)構(gòu)的氣體光譜測試裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810063375.0
• 申請日: 2018-01-23
• 公開（公告）號: CN108226071B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李文武;黃凡銘;許洋;趙柯洋;趙浩迪;胡志高;褚君浩
• 申請（專利權(quán)）人: 華東師范大學(xué)
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G01N21/25
• 代理公司: 上海藍(lán)迪專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 31215
• 代理人: 徐筱梅;張翔

本發(fā)明公開了一種基于拋物面結(jié)構(gòu)的氣體光譜測試裝置，包括入射光處理單元、出射光處理單元及拋物面測量單元。本發(fā)明借助光在拋物面結(jié)構(gòu)內(nèi)的傳播特性，將出射光位置和感光器位置分別定在拋物面測量單元的左焦點(diǎn)及右焦點(diǎn)上，并在左焦點(diǎn)的左側(cè)設(shè)置凹透鏡，在右焦點(diǎn)設(shè)置電荷耦合元件，凹透鏡發(fā)出的光經(jīng)過左側(cè)拋物面金屬殼內(nèi)壁的反射，平行射入右側(cè)拋物面金屬殼內(nèi)壁中，再由右側(cè)拋物面金屬殼內(nèi)壁反射匯聚于電荷耦合元件處。該光譜裝置結(jié)構(gòu)保證了經(jīng)過拋物面測量單元內(nèi)氣體樣品的光程固定，提高了測量的可重復(fù)性，做到了對氣體樣品等光程多角度的光譜測量，具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低，操作方便以及測量精準(zhǔn)等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光譜分析儀器技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于拋物面結(jié)構(gòu)的氣體光譜測試裝置。

背景技術(shù)

光譜分析技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于測量物質(zhì)的化學(xué)組成和相對含量。這種方法具有分析速度較快、操作簡便?、不需純樣品、可同時測定多種元素或化合物、選擇性好?、靈敏度高、樣品損壞少等優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)有技術(shù)測量物質(zhì)的吸光度，是光譜分析技術(shù)的主要應(yīng)用之一，也是目前研究氣體物質(zhì)物理特性的主要方法之一。吸光度表示物質(zhì)對光的吸收程度，是指原子在光照下，會吸收光子的能量由低能態(tài)躍遷到高能態(tài)的現(xiàn)象。從實(shí)驗(yàn)上研究光的吸收，通常用一束平行光照射在物質(zhì)上，定光程測量光強(qiáng)隨穿透距離衰減的規(guī)律。存在的問題是，該方法使整條光路固定，光只能以固定角度射入感光器件，大大增加了因樣品的不均勻，空間位置的變化，如入射角度、以及光的反射、散射及偏振對測量數(shù)據(jù)的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供的一種基于拋物面結(jié)構(gòu)的氣體光譜測試裝置。本發(fā)明借助光在拋物面結(jié)構(gòu)內(nèi)的傳播特性，將出射光位置和感光器位置分別定在拋物面測量單元的左焦點(diǎn)及右焦點(diǎn)上，并在左焦點(diǎn)的左側(cè)設(shè)置凹透鏡，在右焦點(diǎn)設(shè)置電荷耦合元件，凹透鏡發(fā)出的光經(jīng)過左側(cè)拋物面金屬殼內(nèi)壁的反射，平行射入右側(cè)拋物面金屬殼內(nèi)壁中，再由右側(cè)拋物面金屬殼內(nèi)壁反射匯聚于電荷耦合元件處。該光譜裝置結(jié)構(gòu)保證了經(jīng)過拋物面測量單元內(nèi)氣體樣品的光程固定，提高了測量的可重復(fù)性，做到了對氣體樣品等光程多角度的光譜測量，具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低，操作方便以及測量精準(zhǔn)等優(yōu)點(diǎn)。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的具體技術(shù)方案是：

一種基于拋物面結(jié)構(gòu)的氣體光譜測試裝置，其特點(diǎn)包括入射光處理單元、出射光處理單元及拋物面測量單元，所述拋物面測量單元由拋物面金屬殼及氣壓傳感器構(gòu)成；

所述拋物面金屬殼由左右兩件開口徑相同、開口相對、回轉(zhuǎn)軸共線的拋物面半殼體焊接而成，且拋物面金屬殼內(nèi)回轉(zhuǎn)軸的連線上設(shè)有左焦點(diǎn)及右焦點(diǎn)；

所述拋物面金屬殼的內(nèi)壁涂覆有白色鏡面反射材料；

所述拋物面金屬殼的側(cè)壁上分別設(shè)有入氣口、出氣口、氣壓監(jiān)測口及入射光進(jìn)口，氣壓傳感器設(shè)于氣壓監(jiān)測口上；

所述入射光處理單元由單色器、光源、入射光通道及凹透鏡構(gòu)成；

所述入射光通道由垂直通道及水平通道構(gòu)成且呈“L”型設(shè)置，其中，垂直通道設(shè)于拋物面金屬殼的入射光進(jìn)口，水平通道與拋物面金屬殼的回轉(zhuǎn)軸共線；

所述凹透鏡設(shè)于拋物面金屬殼的左焦點(diǎn)的左側(cè)，其凹透鏡的右焦點(diǎn)與拋物面金屬殼的左焦點(diǎn)重合，單色器及光源設(shè)于拋物面金屬殼的外側(cè)，光源與單色器的入口光連接，單色器的出口連接于垂直通道的起始端，且單色器的光路經(jīng)入射光通道折射到凹透鏡上；

所述出射光處理單元由固定軸、電荷耦合元件和上位機(jī)構(gòu)成；

所述固定軸分為垂直軸及水平軸，其中，固定軸的垂直軸與入射光通道的垂直通道同軸設(shè)置、水平軸與入射光通道的水平通道同軸設(shè)置；

所述電荷耦合元件設(shè)于拋物面金屬殼的右焦點(diǎn)上，上位機(jī)設(shè)于拋物面金屬殼的外側(cè)，線纜通過固定軸的垂直軸及水平軸將電荷耦合元件、上位機(jī)及單色器電連接。

所述的入射光通道、固定軸及線纜均包裹在表面涂覆白色鏡面反射材料的管件內(nèi)。