[发明专利]一种多次反射光学样品分析系统

说明书

技术领域

本发明涉及光学技术及样品分析技术领域，特别是涉及一种多次反射光 学样品分析系统。

背景技术

随着使用要求的不断提高，对光学仪器的性能提出了更稳定、更小型化、 集成度更高等越来越高的要求。其中光学窗口作为绝大部分光学仪器的入口 和出口，它的安装与密封直接影响整个光学仪器的可靠性，安装不当甚至会 导致整个光学系统失调，导致光学仪器失效。特别需要提出的是，在光学仪 器中，对光学元器件的密封意义重大(如在海水中使用一些光学仪器或在恶 劣环境下使用的光学仪器)，一般来说，密封措施提高了光学元件的耐潮性、 耐腐蚀性、防水、防霉等性能。

如图1所示，现有技术中组成光学样品分析系统(图1仅示除了长光程 池的一部分，一般长光程池至少包含两个反射镜和一个入射窗口)的第一光 学器件是互相分离的，其中M1为反射镜，W1为光学窗口，W1和M1之间 是分离的，由于反射镜M1不通光，为了满足光线能够穿过光学窗口W1所处 的位置，需在反射镜M1对应位置设置通光孔。为保证光学仪器的稳定性，光 学窗口W1的安装固定及其W1与M1之间的密封非常重要。

一种常见的固定方式如图2a所示，2为反射镜M1，3为光学窗口W1，1、 5、6为满足固定密封所设置的结构件，4、7、8、9为密封元件。

该安装固定方式存在诸多缺陷：

(1)必须制作如图2中所示的结构件来安装固定窗口W1，结构件繁多， 增加了仪器的生产制造成本；

(2)为了能有足够的空间安装光学窗口W1，必须要在W1与M1之间 预留一定的间隙，从而导致光学窗口W1与反射镜M1的有效光学利用面积的 减小；

(3)为了达到安装的目的，光学窗口的安装固定件需要从反射镜安装件 的前端以悬臂方式伸入到光学窗口安装位置，同时由于安装空间的限制，结 构件需做成强度不高的薄壁零件，由于悬臂薄壁结构的不稳定性以及结构件 加工误差的双重影响，光学窗口W1安装的稳定性得不到保证，安装固定过 程极其复杂；

(4)固定窗口的结构件材质一般选用金属材质，制作光学窗口的材质一 般为玻璃，而金属材质和玻璃材质热膨胀系数一般相差一个数量级，在温度 变化时，两者的形变不同，会导致一定的应力产生，如果应力达到一定程度， 会引起光学元件碎裂。

对于光学窗口W1和反射镜M1之间的密封同样存在诸多限制：

(1)W1与其固定件之间密封元件4的设计选择一般需考虑尺寸大小、 是否耐高温、是否耐腐蚀、材质的软硬程度等。由于此处空间尺寸较小且不 具大众化，市场上没有标准的密封件可供选择，需要定制非标件，增加了生 产成本和后期的维护成本；

(2)光学窗口W1与反射镜M1之间的密封元件8会造成反射镜M1局 部受力，此处容易导致应力集中，随着仪器的使用，会使反射镜M1存在破裂 的风险。

除此之外，光学窗口的位置变动(引起位置变动的因素包括：温差导致 的位移、外界振动、气流冲击等、)对光路的影响较大，特别对基于多次反射 技术的长光程系统，其影响往往是破坏性的。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种新的多次反射光学样品分析 系统。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多次反射光学样品分析系统，参 见图2b所示，将现有技术中的反射镜和光学窗口转变为多个功能区域并集成 为一体，其结构简单，性能稳定、可靠。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：

一种多次反射光学样品分析系统，所述系统包括至少一个第一光学器件， 其特征在于，所述第一光学器件包括至少两个可分离设置成不同光学器件的 功能区域，至少两个功能区域集成为一体的第一光学器件，多次反射光学样 品分析系统中的光路至少两次通过待分析样品。

作为本发明的进一步改进，所述第一光学器件包括第一功能区域和第二 功能区域，所述第一功能区域为透射区域，所述第二功能区域为反射区域。

作为本发明的进一步改进，所述功能区域通过一体化机械加工、光学镀 膜、光学接触或胶合的方式集成为一体的第一光学器件。

作为本发明的进一步改进，所述透射区域镀有增透膜，所述反射区域为 全反射区域或镀有反射膜。

作为本发明的进一步改进，所述透射区域和/或反射区域在第一光学器件 的一侧或两侧设置为平面结构、非平面结构中的一种或多种的组合。