[发明专利]一种光程可调的长程光学吸收池

说明书

技术领域

本发明属于一种长光程光学装置，具体是一种基于多次反射原理的光程可调长程光学气体吸收池装置。

背景技术

随着红外和激光技术的快速发展，基于气体红外吸收的光谱检测技术已经成为环境及工业过程的痕量气体有效检测手段。根据比尔－朗伯公式，吸收光程和测量气体的吸收系数对测量的灵敏度具有同样的效果，随着光程的增加，灵敏度也随之提高。而感兴趣的气体浓度在干净和污染的环境中变化的范围很大，可以从百分浓度到ppm量级，甚至到几个ppb，因此要实现对这种变化范围很大的气体进行检测的话，要求光程长度也随之变化，从几米到几百米。长程光学吸收池是光谱技术中常用的一种增加气体吸收光程的手段。长程光学吸收池通过使光束在吸收池内多次往返反射来增加气体吸收光程，目前主要有二种实现方式，一种是White型长程光学池结构，一种是Herriott型长程光学池结构。White型长程光学池由三块球面镜组成，入射和出射光束从不同的光学孔通过，光束在主镜上直线型排列。White型长程光学池光路调整较为复杂，一般需要专门人员完成，且光程容积比相对较小。Herriott型长程光学池由一块主镜和一块副镜组成，入射和出射光束由主镜上同一光学孔通过，光学池光路调整较为简单，在结构固定后只需调整入射光束方向即可，可以实现较大的光程容积比。Herriott型长程光学池的不足之处在于在结构固定后光程不能调整，对不同吸收线强的气体光谱分析无法改变光程以获得最佳的分析效果，且入射和出射光束使用同一光学孔，夹角较小，光学池外光路设置困难，暴露在池外的光程较长，环境气体对目标气体分析干扰较大。

发明内容

本发明针对现有长光程光学吸收池技术上的不足之处，提出一种光程可调的长程光学吸收池结构，入射和出射光束分别从光学吸收池两端的入射镜和出射静上的光学孔通过，利用出射镜的旋转即可改变光束在吸收池内的反射次数，实现光程的准连续可调，该光学吸收池光路结构紧凑，调整简单，可以满足不同吸收强度的气体光谱分析需要。

本发明所采用的技术方案如下：

一种光程可调的长光程光学吸收池，包括相对设置形成吸收池的入射端和出射端，所述的入射端和出射端之间通过金属支杆固定连接，其特征在于：

所述的入射端包括入射端板和入射镜固定底板，所述的入射镜固定底板通过安装在入射端板上的三个倾斜调整螺钉附在入射端板内侧，所述的入射镜固定底板上还固定连接有入射球面镜；所述的入射端板和入射镜固定底板之间设有弹性金属片，所述的三个倾斜调整螺钉穿过弹性金属片；所述的入射端板上设有进气孔，入射端板、入射镜固定底板底板以及入射球面镜上设有连通的入射通光孔，所述的入射端板内表面上设有环绕入射镜固定底板的环形凹槽，所述的环形凹槽内设有弹性密封圈，所述的进气孔连接进气孔快插接口；

所述的出射端包括出射端板、旋转轴板以及出射镜固定底板，所述的出射端板中心开设有圆形轴孔，所述的旋转轴板位于出射端板背向吸收池的外侧，并插入圆形轴孔和位于出射端板内侧的出射镜固定底板连接，所述的出射镜固定底板上固定连接出射球面镜，所述的出射球面镜、出射镜固定底板和旋转轴板作为一体可以在出射端板中旋转；所述的出射球面镜、出射镜固定底板和旋转轴板上开设有连通的出射通光孔，所述的出射端板上还设有C型通光环，供各出射通光孔之间的连通；所述的出射端板内表面上还设有环绕出射镜固定底板的环形凹形槽，所述的环形凹形槽内设有弹性密封圈，所述的出射端板上还开设有出气孔，所述的出气孔连接出气孔快插接口；

所述的入射端板和出射端板相对设置，所述的入射球面镜和出射球面镜，入射镜固定底板和出射镜固定底板在吸收池内相对设置。

所述的入射端与出射端之间可以直接构成开放式吸收池，也可以加石英玻璃腔构成密封式吸收池。

本发明的有益效果体现在：

本发明采用分别位于入射端和出射端的入射单个入射球面镜和出射球面镜实现了入射光在吸收池内的多次反射长光程，结构简单，同时，出射球面镜位置旋转可调，实现可吸收池的长光程准连续可调，相比现有的长光程吸收池，结构简单，光程可调。

附图说明

图1为本发明的整体结构图；

图2为本发明的入射端零件图；

图3为本发明的出射端零件图；

图4 入射球面镜光斑分布图；

图5 出射球面镜光斑分布图；