[实用新型]一种适用于低浓度臭氧气体检测的光路

说明书

技术领域

本实用新型属于利用光学手段测试或分析材料技术领域，具体涉及一种适用于低浓度臭氧气体检测的光路。

背景技术

光学仪器的理论基础为Beer-Lambert定律，光源发出的光，经过光室后，由于待测样品对光辐射有吸收，检测器接收到的出射光光强强度是与气室中待测样品的浓度及气室的长度有关，符合Beer-Lambert定律：

式中I₀-入射光强，I-出射光强，k-待测样品的吸收系数，c-待测样品的浓度，l-入射光室的长度即光程。

臭氧对波长253.7nm的紫外线具有最大吸收系数，在此波长下紫外线通过臭氧会产生衰减，符合Beer-Lambert定律。分析Beer-Lambert定律，不改变其他条件下，光束光程越长，仪器灵敏度越高，即可检测相对低浓度气体，但筒体加工长度受工艺性及承载容器体积的限制，不能无限加长。目前尚无利用光路的折返、偏移来解决光程长度的技术方案。

发明内容

本实用新型的目的在于,采用双光路监测原理，使用道威棱镜来实现光路的折返、偏移，使得光程成倍增加，在小尺寸装置内实现长光程光路，提高仪器的精度。

本实用新型提出的技术方案是,一种适用于低浓度臭氧气体检测的光路, 由光源、滤光片、测量气室、道威棱镜、光电传感器组成，横向设置测量气室,在测量气室的一端设置光源和第二个道威棱镜,设有出气气路接头,在测量气室的另一端设置第一个道威棱镜和测量光电传感器,设有进气气路接头,在光源一侧设置测量端滤光片,在光源另侧设置参比端滤光片和参比光电传感器。

如上所述的参比光电传感器设置在参比气室内,参比气室密封。

光源发出的紫外线经过滤光片进入测量气室、通过测量气室另一端的第一个道威棱镜实现紫外光线的偏移与折返、折返的光线再次进入测量气室、在测量气室与光源同一端的第二个道威棱镜再次实现紫外光线的偏移与折返、折返的光线再次进入测量气室然后到达测量气室另一端的光电传感器。光源、道威棱镜、光电传感器交错排列。

如上所述参比光路是光线经过没有被测样品吸收光路，主要起空白参比对照的作用，消除光源本身特性、环境对光源等的影响。包括光源、滤光片、参比气室、光电传感器，即光源发出的紫外线经过滤光片进入参比气室然后到达光电传感器。

本实用新型的优点是, 结构紧凑、在同样尺寸内其测量气室的光程是不采用道威棱镜时光程的三倍，大大提高了检测精度。双光路检测系统的最大优点是补偿了由于电源电压变动引起的光源强度改变，提高了检测器的稳定性，降低了噪声和漂移。

附图说明：

图1是本实用新型的一种适用于低浓度臭氧气体检测的光路的结构示意图

图2是本实用新型的一种适用于低浓度臭氧气体检测的光路的光线流向示意图

图中，1—光源，2—第一个道威棱镜，3—第二个道威棱镜，4—测量气室，5—测量光电传感器，6—进气气路接头，7—出气气路接头，8—参比光电传感器，9—测量端滤光片，10—参比端滤光片。

具体实施方式：

如图1 所示，本实用新型提供一种适用于低浓度臭氧气体检测的光路，由光源、滤光片、测量气室、道威棱镜、光电传感器组成，横向设置测量气室4，在测量气室的一端设置光源1和第二个道威棱镜3，设有出气气路接头7，在测量气室的另一端设置第一个道威棱镜2和测量光电传感器5，设有进气气路接头6，在光源一侧设置测量端滤光片9，在光源另侧设置参比端滤光片10和参比光电传感器8。

如图2所示，光源发出的光束，一路经过测量端滤光片9、到达第一个道威棱镜2后被偏移折返、到第二个道威棱镜3后被再次偏移折返、到达测量光电传感器5。一路经过参比端滤光片10、直接到达参比光电传感器8。

本实用新型的使用方法是,从精确分配的一个光源1，发出两路光束，其中一路光束用测量端滤光片9过滤掉其它波长紫外光，只允许波长253.7nm通过，该光束通过不断流过被测样品气体的测量气室、先被第一个道威棱镜2偏移折返、折返后到达第二个道威棱镜3后被再次偏移折返、然后到达测量光电传感器5；另一路光束用参比端滤光片10同样过滤掉其它波长紫外光，只允许波长253.7nm通过，该光束直接通过无被测样品的参比气室直接到参比光电传感器8。当测量气室内被测样品气体浓度变化时，由于臭氧对紫外线的吸收，到达测量光电传感器的光强产生变化，而经过参比气室的紫外光线由于没有臭氧对紫外线的吸收，到达参比光电传感器的光强没有变化或只跟光源本身的特性有关。通过样品光电传感器和采样光电传感器电信号比较，再经过数学模型的计算，就能得出臭氧浓度大小。