[發(fā)明專利]反射測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110205870.2
• 申請日: 2021-02-24
• 公開（公告）號: CN112986189B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發(fā)明（設計）人: 張立功;李顏濤;駱永石
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01N21/47
• 分類號: G01N21/47;G01N21/55;G01N21/31;G01N21/35;G01N21/25
• 代理公司: 長春中科長光知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 22218
• 代理人: 高一明;郭婷

本發(fā)明提供一種反射測量裝置，包括棱形雙面鏡和凹面鏡，棱形雙面鏡具有第一反射面和第二反射面，凹面鏡設置在第一反射面的反射光路上，光學元件設置在凹面鏡的反射光路上，探測光入射至第一反射面，并反射至凹面鏡，在凹面鏡的角度限制下入射至光學元件的表面，光學元件的反射光經(jīng)第二反射面的反射后沿探測光的原光路射出。與多塊反射鏡結構相比，本發(fā)明只采用棱形雙面鏡+凹面鏡的結構，探測光只需要經(jīng)過4次反射，就能被探測器接收，這最大程度地減少了探測光的損失，提高了反射率測量的準確度。同時解決了2個反射鏡設計結構中存在的反射鏡間距太小不利于調整和光束發(fā)散的問題。

技術領域

本發(fā)明涉及光學檢測技術領域，特別涉及一種反射測量裝置。

背景技術

光譜檢測的通用設備包括分光光度計、傅利葉變換紅外光譜儀(FTIR)等儀器，這類設備往往配有用于測量反射率的反射附件。對于大角度反射率測量，廠商配套的裝置相對簡單，易于實現(xiàn)。但對小角度的反射率測量，目前廠商配套的反射附件大多采用對稱式結構的反射鏡組合，由光源發(fā)出的探測光在入射到反射附件后，往往需要經(jīng)過反射鏡的多次反射才能被探測器接收到，反射鏡的數(shù)量過多會增加探測光能量的損耗，降低反射率測量的精度。以Pike tech公司在售的10°反射附件為例，其結構如圖1所示，該反射附件使用了6塊對稱布置的反射鏡，這種設計帶來的問題是探測光損失嚴重。

另外，為了解決小入射角情況下對鏡體空間限制的問題，現(xiàn)有的反射附件的設計方案大多采用多組對稱反射式結構，來調節(jié)光束的入射角度，由于采用多個反射鏡組合，而且這些反射鏡都是廣譜的寬帶反射鏡，即采用的反射鏡要保證在寬光譜范圍內(nèi)，如常規(guī)近紅外可見紫外波段200nm～1.7μm，在寬光譜范圍內(nèi)每個波段均實現(xiàn)高反射率是非常困難的，即使采用金屬復合膜，在某些波長上，反射率也不足90％，若設計方案中選用的反射鏡數(shù)量增加，系統(tǒng)的整體反射率就會成幾何下降。而且反射面經(jīng)長期使用，表面散射也會增加，多鏡的設計會增加反射面散射的幾率。系統(tǒng)反射率的減低和散射的存在會影響系統(tǒng)測試的信號信噪比，降低小角反射率的測試精準度。

當然還有一種有關小入射角情況下的反射率測量的設計方案，通過使用雙反射鏡來測量光學元件的反射率。盡管這種設計可以最大程度的減少探測光的損失，但是雙反射鏡的間距太近不方便調整，而且光束的發(fā)散特性也限制了雙反射鏡的設計。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種反射測量裝置，采用一體化的棱形雙面鏡+凹面鏡的結構來作為分光光度計、FTIR等光譜儀測量反射率的反射附件，通過一體化的棱形雙面鏡減少調節(jié)部件的變化維度，及通過凹面鏡控制光束的發(fā)散。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下具體技術方案：

本發(fā)明提供的反射測量裝置，包括棱形雙面鏡和凹面鏡，棱形雙面鏡具有第一反射面和第二反射面，凹面鏡設置在第一反射面的反射光路上，光學元件設置在凹面鏡的反射光路上，探測光入射至第一反射面，并反射至凹面鏡，在凹面鏡的角度限制下入射至光學元件的表面，光學元件的反射光經(jīng)第二反射面的反射后沿探測光的原光路射出。

優(yōu)選地，第一反射面與水平面所成的銳角A滿足如下關系：

其中，L₁為棱形雙面鏡頂點與探測光交點之間的水平距離，棱形雙面鏡頂點為第一反射面與第二反射面的交點，探測光交點為入射到第一反射面的探測光與入射到光學元件表面的入射光的交點，d為探測光光束的豎向尺寸。

優(yōu)選地，第二反射面與水平面所成的銳角B滿足如下關系：

其中，α為探測光入射到光學元件表面的入射角。

優(yōu)選地，第一反射面與第二反射面所成的銳角為θ，則：

優(yōu)選地，銳角A的范圍為19°～38°，凹面鏡的焦距為200mm～300mm。