[发明专利]一种全反射怀特池

说明书

本发明提出一种全反射怀特池，包括三个全反射透镜，所述全反射透镜包括一直角棱镜，直角棱镜的上、下表面的斜边所在侧面设置有球面透镜；第一、第二全反射透镜的主平面与第三全反射透镜的前主焦面重合，同时，第三全反射透镜的主平面与第一、第二全反射透镜的前主焦面重合；第一、第二全反射透镜的主光轴和第三全反射透镜的主光轴在同一个平面上，该平面与三个全反射棱镜的直角棱边垂直，第一、第二全反射棱镜的主光轴关于第三全反射棱镜的主光轴对称。本发明采用全反射方式实现反射成像，理论反射率能够达到100％，损失率低；全反射没有光谱选择性，不同波长的光损失率相同，可应用于要求宽波段工作的紫外差分吸收法。

技术领域

本发明属于气体检测领域，尤其涉及一种全反射怀特池。

背景技术

光学吸收法是检测气体中气态污染物成分和浓度的方法之一，其所用检测设备主要包括光源、吸收池和光电传感器三部分。光线在被测气体中通过的光程越长，获得的信号也就显著，检测限越低，检测精度也就越高。

怀特池是一种较好的实现入射光多次反射的气体吸收池，如图1所示，怀特池是利用三个曲率半径相同的球面反射镜，实现光束的多次反射，并且可以通过调整反射次数来调整光程。但是怀特池中的反射镜的反射率是影响光线反射次数的主要因素，随着反射率的降低，出射光能量呈指数关系降低。现有的怀特池在可见光和红外波段能够实现较高的反射率，通常能够达到99％以上，反射20次光强仍然能够达到入射光的82％，使得这些波长较长的波段能够实现较长的光程。但是在波长较短(波长小于400nm)的紫外波段，通常只能采用铝膜反射层，反射率只能达到85％左右。随着反射次数的增加，光能量衰减非常严重，例如反射20次，光强衰减为原来的4％左右，极大得限制了反射次数。还可以采用介质膜作为反射层，反射率能够达到99％左右，可以实现多次反射，但是介质膜一方面成本很高，另外一方面工作波段很窄，一般只能提供大约10nm的带宽。在要求宽波段工作的紫外差分吸收法中，无法达到使用要求。

发明内容

本发明针对现有的凹面反射镜反射率有限，限制了怀特池的反射次数技术问题，提出一种利用全反射原理实现多次反射的怀特池。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种全反射怀特池，包括三个全反射透镜，所述全反射透镜包括一直角棱镜，直角棱镜的上、下表面的斜边所在侧面设置有非球面透镜；第一、第二全反射透镜的主平面与第三全反射透镜的前主焦面重合，同时，第三全反射透镜的主平面与第一、第二全反射透镜的前主焦面重合；第一、第二全反射透镜的主光轴和第三全反射透镜的主光轴在同一个平面上，该平面与三个全反射棱镜的直角棱边垂直，第一、第二全反射棱镜的主光轴关于第三全反射棱镜的主光轴对称。

作为优选，所述透镜为非球面透镜。

作为优选，所述全反射透镜为一体成型。

作为优选，所述全反射透镜的透镜表面具有增透膜。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

本发明所述的全反射怀特池，采用全反射方式实现反射成像，理论反射率能够达到100％，损失率低；全反射没有光谱选择性，不同波长的光损失率相同，可应用于要求宽波段工作的紫外差分吸收法。

附图说明

图1为本发明现有技术中怀特池的结构示意图；

图2为本发明全反射怀特池的全反射透镜结构示意图；

图3为本发明全反射怀特池的全反射透镜的光路示意图；

图4为本发明全反射怀特池的光路模拟图；

图5为本发明全反射怀特池的结构示意图；

以上各图中：1、第一全反射透镜；11、直角棱镜；12、透镜；2、第二全反射透镜；3、第三全反射透镜。