[发明专利]一种基于抛物面结构的气体光谱测试装置

说明书

本发明公开了一种基于抛物面结构的气体光谱测试装置，包括入射光处理单元、出射光处理单元及抛物面测量单元。本发明借助光在抛物面结构内的传播特性，将出射光位置和感光器位置分别定在抛物面测量单元的左焦点及右焦点上，并在左焦点的左侧设置凹透镜，在右焦点设置电荷耦合元件，凹透镜发出的光经过左侧抛物面金属壳内壁的反射，平行射入右侧抛物面金属壳内壁中，再由右侧抛物面金属壳内壁反射汇聚于电荷耦合元件处。该光谱装置结构保证了经过抛物面测量单元内气体样品的光程固定，提高了测量的可重复性，做到了对气体样品等光程多角度的光谱测量，具有结构简单，成本低，操作方便以及测量精准等优点。

技术领域

本发明涉及光谱分析仪器技术领域，尤其是一种基于抛物面结构的气体光谱测试装置。

背景技术

光谱分析技术，已广泛应用于测量物质的化学组成和相对含量。这种方法具有分析速度较快、操作简便 、不需纯样品、可同时测定多种元素或化合物、选择性好 、灵敏度高、样品损坏少等优点。现有技术测量物质的吸光度，是光谱分析技术的主要应用之一，也是目前研究气体物质物理特性的主要方法之一。吸光度表示物质对光的吸收程度，是指原子在光照下，会吸收光子的能量由低能态跃迁到高能态的现象。从实验上研究光的吸收，通常用一束平行光照射在物质上，定光程测量光强随穿透距离衰减的规律。存在的问题是，该方法使整条光路固定，光只能以固定角度射入感光器件，大大增加了因样品的不均匀，空间位置的变化，如入射角度、以及光的反射、散射及偏振对测量数据的影响。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种基于抛物面结构的气体光谱测试装置。本发明借助光在抛物面结构内的传播特性，将出射光位置和感光器位置分别定在抛物面测量单元的左焦点及右焦点上，并在左焦点的左侧设置凹透镜，在右焦点设置电荷耦合元件，凹透镜发出的光经过左侧抛物面金属壳内壁的反射，平行射入右侧抛物面金属壳内壁中，再由右侧抛物面金属壳内壁反射汇聚于电荷耦合元件处。该光谱装置结构保证了经过抛物面测量单元内气体样品的光程固定，提高了测量的可重复性，做到了对气体样品等光程多角度的光谱测量，具有结构简单，成本低，操作方便以及测量精准等优点。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种基于抛物面结构的气体光谱测试装置，其特点包括入射光处理单元、出射光处理单元及抛物面测量单元，所述抛物面测量单元由抛物面金属壳及气压传感器构成；

所述抛物面金属壳由左右两件开口径相同、开口相对、回转轴共线的抛物面半壳体焊接而成，且抛物面金属壳内回转轴的连线上设有左焦点及右焦点；

所述抛物面金属壳的内壁涂覆有白色镜面反射材料；

所述抛物面金属壳的侧壁上分别设有入气口、出气口、气压监测口及入射光进口，气压传感器设于气压监测口上；

所述入射光处理单元由单色器、光源、入射光通道及凹透镜构成；

所述入射光通道由垂直通道及水平通道构成且呈“L”型设置，其中，垂直通道设于抛物面金属壳的入射光进口，水平通道与抛物面金属壳的回转轴共线；

所述凹透镜设于抛物面金属壳的左焦点的左侧，其凹透镜的右焦点与抛物面金属壳的左焦点重合，单色器及光源设于抛物面金属壳的外侧，光源与单色器的入口光连接，单色器的出口连接于垂直通道的起始端，且单色器的光路经入射光通道折射到凹透镜上；

所述出射光处理单元由固定轴、电荷耦合元件和上位机构成；

所述固定轴分为垂直轴及水平轴，其中，固定轴的垂直轴与入射光通道的垂直通道同轴设置、水平轴与入射光通道的水平通道同轴设置；

所述电荷耦合元件设于抛物面金属壳的右焦点上，上位机设于抛物面金属壳的外侧，线缆通过固定轴的垂直轴及水平轴将电荷耦合元件、上位机及单色器电连接。

所述的入射光通道、固定轴及线缆均包裹在表面涂覆白色镜面反射材料的管件内。