[发明专利]长光程吸收池

说明书

本申请涉及一种长光程吸收池(10)，特别涉及一种赫里奥特池(Herriott cell)，包括(a)一个主镜(12)和(b)一个次镜(14)。根据本申请，主镜(12)包括一个第一主镜段(42.1)和至少一个第二主镜段(42.2)，第二主镜段(42.2)径向环绕第一主镜段(42.1)，并且各主镜段(42)具有不同的曲率半径(R_42.1，R_42.2)或焦距；次镜(14)包括一个第一次镜段(44.1)和至少一个第二次镜段(44.2)，第二次镜段(44.2)径向环绕第一次镜段(44.1)，并且各次镜段(44)具有不同的曲率半径(R_42.1，R_42.2)或焦距；第一主镜段(42.1)和第一次镜段(44.1)的组合方式应使光束在它们之间来回反射，并且第二主镜段(42.2)和第二次镜段(44.2)的组合方式也应使光束在它们之间来回反射。

技术领域

本申请涉及一种长光程吸收池。长光程吸收池主要应用于光谱学，例如，使光束通过样品室时获得尽可能长的路径，这将使得光束与样品室中物质的相互作用变得非常灵敏。

背景技术

美国专利US 9250175 B1提出的一种长光程吸收池，其中的一面镜子包括第一和第二镜片，因而增加了光束的反射次数。

在美国专利申请US 2011/0164251 A1中，描述了一种长光程吸收池，通过偏转镜来产生二级反射图案。

从美国专利US 6486474 B1可以得知，长光程吸收池用于光谱学，例如，使光束通过样品室时获得尽可能长的路径，这将使得光束与样品室中物质的相互作用变得非常灵敏。更优的是，以一种特别简单的方式达到这样的目的，例如，长光程吸收池可插入到一束激光的路径中。

美国专利申请US 2011/0164251 A1中的长光程吸收池，其光源位于样品室内，因而很难将其安装到现有的系统中。

发明内容

本申请的目的是提出一种改进的长光程吸收池。本申请改进了一种长光程吸收池，特别是一种包含(a)主镜和(b)次镜的赫里奥特池(Herriott cell)，特征是(c)主镜包含一个第一主镜段和至少一个第二主镜段，第二主镜段径向环绕第一主镜段，并且各主镜段具有不同的曲率半径或焦距，(d)次镜包含一个第一次镜段和至少一个第二次镜段，第二次镜段径向环绕第一次镜段，并且各次镜段具有不同的曲率半径或焦距，(e)第一主镜段和第一次镜段的组合方式应使光束在它们之间来回反射，并且(f)第二主镜段和第二次镜段的组合方式也应使光束在它们之间来回反射。

这种长光程吸收池的优点是，在特定的结构空间中，它可为光束提供特别长的光程。它基于这样的事实，镜段上反射的两个相邻光点之间在圆周方向上的距离本质上与光点的径向位置无关。因此，在每一个镜段上都可以使光点紧密排列，以获得尽可能多的反射次数。

给定两面镜子之间的距离，镜面上反射的光点之间在圆周方向上的距离(或光点的个数)，由反射光点处镜面的曲率决定。因此，当镜面具有固定的曲率时，光点之间在圆周方向上的距离会随着半径的增大而增大。为了更有效率地利用镜面，光点之间的距离应尽可能的小。为了达到这一目的，可使镜面由多个具有不同曲率的镜面段组成。

如果至少一个镜面段是抛物面(择优的实例)，那么所有的镜面段要么是抛物面、要么是球面，并且都具有不同的焦距。优选的，所有的镜面段都是抛物面。

径向距离是指某点到长程吸收池的纵向光轴的距离。在一个优选的实例中，如果光束在主镜和次镜之间来回反射至少三次，那么镜面上的光点将会形成一个圆周，圆周的中心就位于纵向光轴上。

在本申请的范围内，镜面是指一种器件，针对至少某一波长，具有至少0.95的反射率，优选的反射率为0.98。