[发明专利]一种可改变光程的红外光谱检测装置及方法

说明书

本发明公开了一种可改变光程的红外光谱检测装置及方法，其装置，包括：红外探测器、气室、聚光透镜、光耦合器、光纤、准直器；所述的气室为一个高度较小且内部具有空腔的圆柱体，圆柱体柱面内壁四周均为光滑的镜面；所述气室设有进气口、出气口和光射入口；所述红外探测器、准直器设置在所述光射入口处，所述光耦合器通过所述光纤连接准直器；所述聚光透镜收集的宽带光源发射的红外光聚集成光束，通过所述光耦合器传到所述准直器射入气室。本发明提供的实施例通过改变光的传播路程来改变光程，满足实验过程中对不同浓度的气体检测需求。

技术领域

本发明涉及光谱测量领域，具体涉及了一种可改变光程的红外光谱检测装置及方法。

背景技术

自20世纪70年代以来，SF6因其良好的绝缘性能和灭弧性能广泛用于电气设备中，但是由于其是一种温室效应极高的气体，会对环境产生长期的不利影响。因此，有众多学者开始对有潜力替代SF₆的环保气体展开研究。对环保气体的研究主要集中在CF₃I、C₄F₇N、C₅F₁₀O等，在研究其分解特性时，一般采用色谱检测法、色谱质谱联用法和红外光谱法对其分解产物进行检测。

在采用红外光谱法检测的过程中，光程越长，红外光谱吸收现象越明显，测量灵敏度越高，但过长的光程会导致气室体积过大，且待测气体浓度过高时采用长光程气室测量会出现饱和现象。光程为光在媒质中传播的几何路程与媒质折射率的乘积，若要改变光程可改变光在气室中传播的路程。在现有的研究中有通过在气室两端加设球面镜增加反射次数来增加吸收距离的装置，但气室体积仍比较大，且不便于通过调节入射光角度来计算吸收距离。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种可改变光程的红外光谱检测装置及方法，通过改变光的传播路程来改变光程，满足实验过程中对不同浓度的气体检测需求。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种可改变光程的红外光谱检测装置，其装置，包括：红外探测器、气室、聚光透镜、光耦合器、光纤、准直器；

所述的气室为一个高度较小且内部具有空腔的圆柱体，圆柱体柱面内壁四周均为光滑的镜面；

所述气室设有进气口、出气口和光射入口；

所述红外探测器、准直器设置在所述光射入口处，所述光耦合器通过所述光纤连接准直器；

所述聚光透镜收集的宽带光源发射的红外光聚集成光束，通过所述光耦合器传到所述准直器射入气室。

所述进气口用于在检测气体的过程中与装有待测气体的装置相连，使待测气体进入气室。

所述出气口在检测气体的过程中一般与真空泵相连，排出气室内的气体。

所述准直器可使光最大效率的耦合进入所需的器件，通过调节准直器的入射角度来改变光进入气室的入射角度。

所述光射入口用于在检测过程中使光射入到气室内，由于圆的对称性，根据入射光的角度不同在气室内经过不同次数的反射后从光射入口射出，并到达红外探测器。

所述红外探测器用于对输出的光信号进行接收探测，并把探测到的光信号转化为电信号。

一种可改变光程的红外光谱检测方法，其方法，包括：

将气室上的出气口与真空泵相连，对红外光谱检测装置进行洗气；

将待测气体基于进气口导入红外光谱检测装置的气室内；

红外光谱检测装置的光源发出红外光，经过聚光透镜后照射到光耦合器上，最后通过光纤导入气室的光射入口进行试验。