[发明专利]兼顾棒状光源聚焦功率及谱密度均衡的装置及光声光谱仪

说明书

一种兼顾棒状光源聚焦功率及谱密度均衡的装置及光声光谱仪，该装置包括：棒状光源，为类黑体辐射的棒状发光体；收集单元，包括收集镜，所述收集镜内凹的一侧为呈高阶非球面面型的收集作用面，所述收集作用面罩设于所述棒状光源外，且在所述收集作用面上设置有高反射金属膜，用于对所述棒状光源发出的光进行反射聚焦；整形单元，包括整形镜，所述整形镜设置于收集作用面相对一侧，所述整形镜上凸设有呈高阶非球面面型的整形作用面，且在所述整形作用面上设置有光学反射膜，用于对所述收集作用面反射的光进行选择性部分透射，通过谱裁剪实现谱密度均衡。本发明同时实现光功率谱密度的均衡输出，为后续光声光谱探测灵敏度的提升提供保障。

技术领域

本发明涉及光声光谱仪技术领域，尤其涉及一种兼顾棒状光源聚焦功率及谱密度均衡的装置及光声光谱仪。

背景技术

随着电力、石化、核能、科研等迅速发展和环保工作不断加强，我国对气体化学成分监测检测仪器的需求越来越大、要求越来越高。高精度光声光谱检测仪是用于多组分气体在线监测和离线检测的高端通用仪器，具有检测精度高、多组分同时测量、无需载气、高稳定和易维护等优点，已逐步取代传统光学气体检测方法。红外光源是整个光声光谱检测系统的激励源，其特性好坏对系统灵敏度的影响举足轻重。

非相干光源由于造价低、体积小、性能稳定，适用于结构紧凑的光声光谱仪。然而，由于非相干光源发散严重，存在光功率密度低、光束质量差且不易进行光束整形、聚焦等问题；同时，商用红外光源谱功率以6μm以下短波为主，长波段(10μm以后)光谱功率很低，存在功率谱密度不均衡的问题。一方面，需要提升系统总的光功率收集效率，以保证长波段光谱功率值；另一方面，高收集效率同时会造成短波段光谱功率过高的问题，进而影响光声系统灵敏度的提高。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供了一种兼顾棒状光源聚焦功率及谱密度均衡的装置及光声光谱仪，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。

作为本发明的一个方面，提供了一种兼顾棒状光源聚焦功率及谱密度均衡的装置，包括：

棒状光源，为类黑体辐射的棒状发光体；

收集单元，包括收集镜，所述收集镜内凹的一侧为呈高阶非球面面型的收集作用面，所述收集作用面罩设于所述棒状光源外，且在所述收集作用面上设置有高反射金属膜，用于对所述棒状光源发出的光进行反射聚焦；

整形单元，包括整形镜，所述整形镜设置于收集作用面相对一侧，所述整形镜上凸设有呈高阶非球面面型的整形作用面，且在所述整形作用面上设置有光学反射膜，用于对所述收集作用面反射的光进行选择性部分透射，通过谱裁剪实现谱密度均衡。

作为本发明的另一个方面，还提供了一种光声光谱仪，包括：

如上述的兼顾棒状光源聚焦功率及谱密度均衡的装置，用于输出聚焦及谱密度均衡的光；

斩波器，设置于所述兼顾棒状光源聚焦功率及谱密度均衡的装置之后，用于对经过聚焦及谱密度均衡的光调制形成随时间断续的光；

光声池，设置于所述整形单元的焦平面处，用于盛装样品，并接收经过所述斩波器调制的光。

从上述技术方案可以看出，本发明提出的兼顾棒状光源聚焦功率及谱密度均衡的装置及光声光谱仪相对于现有技术至少具有以下有益效果其中之一或者其中一部分：