[发明专利]一种ATR全反射棱镜

摘要

本发明提供一种ATR全反射棱镜，包括一体成型的上层和下层，上层和下层表面覆设有光学镀膜，设有检测窗口，检测窗口外侧设有被测物，底面边缘均匀设有第一导光孔、第二导光孔和第三导光孔，使用多次反射的光学系统利用光纤射出光线，光线从第一导光孔入射，在上层和下层表面上反射n次与被测物相作用，最后出射；单束光线经过被测物的检测面一次的反射次数n满足如下方程：n＝D/(2h*tg(2θ))，当上述单束光线经过被测物的检测面一次后未到达第二导光孔和第三导光孔出射，则经过光学镀膜反射再次发生全反射，反射次数为N；单束光线在棱镜中的反射总次数满足大于等于N*n，具有结构简单、设计合理、操作方便、检测精度高和效果好的优点。

主权项

1.一种ATR全反射棱镜，其特征在于，包括一体成型的上层和下层，所述上层和所述下层表面覆设有光学镀膜，所述上层呈圆台状，所述圆台状的顶部设有检测窗口，所述检测窗口外侧设有被测物，所述下层为圆柱，所述圆柱底面边缘均匀设有第一导光孔、第二导光孔和第三导光孔，使用多次反射的光学系统利用光纤射出光线，光线从所述第一导光孔入射，在所述上层和所述下层表面上反射n次与被测物相作用，最后从所述第二导光孔和所述第三导光孔出射；单束光线经过被测物的检测面一次的反射次数n满足如下方程：n＝D/(2h*tg(2θ))，式中：D为所述检测窗口的直径；h为所述棱镜厚度；θ为检测窗口同所述上层侧壁的夹角；光线和所述被测物的入射临界角α需要大于等于58°；所述被测物折射率不大于1.5；夹角θ大于等于151°小于等于154°；光线在检测窗口处发生全反射满足如下公式：sinα＝1.5/1.77＝0.8474；夹角θ需要满足如下公式：θ＝180‑(α/2)；当上述单束光线经过被测物的检测面一次后未到达所述第二导光孔和所述第三导光孔出射，则经过所述光学镀膜反射再次发生全反射，反射次数为N；单束光线在棱镜中的反射总次数满足大于等于N*n，式中：定义棱镜底部圆周半径为r，光纤的数值孔径为Φ，以圆周圆心为极坐标圆心建立极坐标系，出射点极坐标为(r，β)，则：入射点坐标为D(r,0)，第一次反射点坐标为B(r,180‑Φ)，第N次反射点坐标为C(r,N*(180‑Φ))。当光线到达出射点时，满足：β＝N*(180‑Φ)‑360*M(M＝0，1，2，…)；每根光线对所述被测物的穿透总深度为N*n*dp，式中：dp为光线在被测物中全反射穿透深度，λ为光线在反射介质中的波长；θ为入射角；n1、n2为棱镜和被测物的折射率。