[发明专利]音叉式斩光器及使用该斩光器的痕量气体测量装置

权利要求书

1.一种音叉式斩光器，包括一个音叉式石英晶振（31）；所述音叉式石英晶振（31）包括一对间隔一定、相对且竖直设置的振臂（32）；所述两个振臂（32）的底部通过一个基座相连接；音叉式石英晶振（31）的底部设有两个电极；其特征在于，其中一个电极与信号地连接，另一个电极连接有用于输入外部激励的频移电容（8）。

2.如权利要求1所述的音叉式斩光器，其特征在于还包括一个位于音叉式石英晶振（31）外部的金属外壳（33）；所述金属外壳（33）侧壁上开有入射窗口（34）和出射窗口（35）；所述入射窗口（34）、音叉式石英晶振（31）和出射窗口（35）顺次位于同一光路上；所述音叉式石英晶振（31）通过一个支座固定在金属外壳（33）的内底面上；金属外壳（33）的底面设有两个孔，音叉式石英晶振（31）的两个电极穿过孔后分别与信号地及频移电容（8）相连接。

3.一种痕量气体测量装置，包括光源（1），以及顺次位于光源（1）出射光路上的光束会聚器（2）、斩光器（3）、光束准直器（4）和探测系统（5）；还包括锁相放大器（6）、函数信号发生器（7）和计算机系统（9）；函数信号发生器（7）的同步输出端和锁相放大器（6）的同步信号输入端连接；探测系统（5）的信号输出端与锁相放大器（6）的信号输入端相连接；锁相放大器（6）的信号输出端与计算机系统（9）的信号输入端相连接；其特征在于，所述斩光器（3）使用如权利要求2所述的音叉式斩光器；所述函数信号发生器（7）的调制输出端与频移电容（8）相连接；入射窗口（34）、音叉式石英晶振（31）和出射窗口（35）顺次位于光束会聚器（2）的出射光路上；光路与音叉式石英晶振（31）的位置关系应能够保证音叉式石英晶振（31）的振臂（32）振动时，可以按照一定频率遮挡或透射光路。

4.如权利要求3所述的痕量气体测量装置，其特征在于，所述光束会聚器（2）的出射光路穿过两个振臂（32）之间或任一个振臂（32）的外侧面附近。

5.如权利要求3或4所述的痕量气体测量装置，其特征在于，所述光束会聚器（2）的出射光路与两个振臂（32）相对的侧面相平行。

6.如权利要求5所述的痕量气体测量装置，其特征在于，所述探测系统（5）包括顺次位于光路上的内部为空腔的样品池（51）和光电探测器（50），样品池（51）上沿光路方向装配有第二入射窗口（511）和第二出射窗口（514）；样品池（51）上还设有进气口（512）和出气口（513）；所述光电探测器（50）的信号输出端与锁相放大器（6）的信号输入端相连接；所述光源（1）为分布式反馈二极管激光器，音叉式石英晶振（31）的振动频率为32.768kHz。

7.如权利要求5所述的痕量气体测量装置，其特征在于，所述探测系统（5）包括一个气室（59）以及位于气室（59）内的第一音叉式石英晶振（56）；气室（59）的侧壁沿光路顺次设有第三入射窗口（52）和第三出射窗口（55），光路穿过第一音叉式石英晶振（56）的两个振臂之间；第一音叉式石英晶振（56）与第三入射窗口（52）之间水平设有位于光路上的第一微谐振腔（57），第一音叉式石英晶振（56）与第三出射窗口（55）之间水平设有位于光路上的第二微谐振腔（58）；第一微谐振腔（57）与第二微谐振腔（58）相邻的一端均位于第一音叉式石英晶振（56）两个振臂之间；气室（59）上还设有第二进气口（53）和第二出气口（54）；第一音叉式石英晶振（56）的一个电极与信号地连接，另一个电极与锁相放大器（6）的信号输入端相连接；所述光源（1）为分布式反馈二极管激光器，两个音叉式石英晶振的振动频率均为32.768kHz。

8.如权利要求6所述的痕量气体测量装置，其特征在于，所述样品池（51）的第二入射窗口（511）和第二出射窗口（514）均与光路非垂直；第二入射窗口（511）入射面与光路的反向延长线所成角度为60°~85°；第二出射窗口（514）出射面与光路所成角度为60°~85°。

9.如权利要求7所述的痕量气体测量装置，其特征在于，所述气室（59）的第三入射窗口（52）和第三出射窗口（55）均与光路非垂直；第三入射窗口（52）入射面与光路的反向延长线所成角度为60°~85°；第三出射窗口（55）出射面与光路所成角度为60°~85°。

10.如权利要求5所述的痕量气体测量装置，其特征在于，所述光束会聚器（2）采用光纤接口的光束会聚器或分立光学元件透镜组成的光束会聚器。