[发明专利]光电式气体检测装置及其工作方法

说明书

本发明提供了一种光电式气体检测装置及其工作方法，光电式气体检测装置包括光源、赫里奥特腔和探测器，赫里奥特腔具有入射孔；光分离器设置在入射孔内，隔离所述赫里奥特腔内部和外界；光分离器包括：第一部分的折射率为nsubgt;1/subgt;；光源贴着第一部分的第一侧面设置，发出的测量光从第一侧面射入，依次穿过第一部分、结合部和第二部分后射入赫里奥特腔内；第一部分和第二部分通过结合部连接，结合部的折射率为nsubgt;0/subgt;，nsubgt;0/subgt;≠nsubgt;1/subgt;，nsubgt;0/subgt;≠nsubgt;2/subgt;；第二部分的折射率为nsubgt;2/subgt;，nsubgt;1/subgt;≠nsubgt;2/subgt;；探测器贴着第二部分的第二侧面设置；从赫里奥特腔出射的检测光穿过第二部分后在结合部发生全反射，射出第二部分的检测光被探测器接收。本发明具有结构简单、成本低等优点。

技术领域

本发明涉及气体检测，特别涉及光电式气体检测装置及其工作方法。

背景技术

在痕量气体的测量中，为了提高测量灵敏度，降低探测下限，通常采用将测量光束穿过气体的等效光程倍增数倍甚至数百上千倍的技术方案，来增强总体的吸收强度。

比如利用Herriott腔的吸收光谱，以及利用高精细度谐振腔的OA-ICOS技术和CRDs技术均常常被用于微量甚至痕量气体的浓度检测。这些技术对于光束入射到气体腔内的入射角度和入射位置均有非常高的精度要求，甚至需要微调优化入射角度以匹配不同气体腔的细微差异，为了便于光学调节，在光源（或探测器）与气体腔之间往往留有一段距离。这种情况对于要测量大气中就常量存在的气体组分就会很困难，比如要测量微量的水气和氧气。

通常为了解决这个问题，往往需要在仪器内部通入微正压的惰性吹扫气体，比如高纯度N₂等，万一吹扫系统出现故障就会使测量受到极大的影响，限制了整个仪器的探测下限。

发明内容

为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种结构简单、无需气体吹扫、探测下限低、可靠性高的光电式气体检测装置。

一种光电式气体检测装置，所述光电式气体检测装置包括光源、赫里奥特腔和探测器，所述赫里奥特腔具有入射孔；所述光电式气体检测装置进一步包括：

光分离器，所述光分离器设置在所述入射孔内，隔离所述赫里奥特腔内部和外界；所述光分离器包括：

第一部分，所述第一部分的折射率为n₁；所述光源贴着所述第一部分的第一侧面设置，所述光源发出的测量光从第一侧面射入，依次穿过第一部分、结合部和第二部分后射入赫里奥特腔内；

第二部分，所述第二部分的折射率为n₂，n₁≠n₂；

结合部，所述第一部分和第二部分通过结合部连接，所述结合部的折射率为n₀，n₀≠n₁，n₀≠n₂；

所述探测器贴着所述第二部分的第二侧面设置；从赫里奥特腔出射的检测光穿过第二部分后在所述结合部发生全反射，射出第二部分的检测光被所述探测器接收。

根据上述的光电式气体检测装置，优选地，所述测量光和检测光在所述光分离器内共面，且与所述结合部垂直。

根据上述的光电式气体检测装置，优选地，射入所述赫里奥特腔内的测量光在所述第二部分的出射点与射入第二部分的检测光的入射点重合。

根据上述的光电式气体检测装置，优选地，在所述出射点处，所述测量光的出射角和所述检测光的入射角相等。

根据上述的光电式气体检测装置，优选地，所述光源为半导体激光器。