可消除干涉效應的激光氣體分析儀光路系統技術方案

本實用新型專利技術公開了一種可消除干涉效應的激光氣體分析儀光路系統，該光路系統包括沿光路方向依次設置的光源、離軸拋物面凹鏡、測量氣室、凹面反射聚焦鏡、以及光接收器，所述光源發出的發散光線經過離軸拋物面凹鏡反射后產生準直的平行光線，所述平行光線穿過測量氣室后經過凹面反射聚焦鏡反射后匯聚于光接收器，所述光接收器位于平行光線經過凹面反射聚焦鏡反射后的焦點處。本實用新型專利技術通過采用離軸拋物面凹鏡、凹面反射聚焦鏡分別替代傳統的透鏡來調整光路方向，匯聚能量后，干涉現象可以明顯消除，提高激光氣體分析的精度和穩定性。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及激光氣體分析儀，具體地指一種可消除干涉效應的激光氣體分析儀光路系統。
技術介紹
每種物質都有自己獨特的吸收光譜。吸收光譜內容包含吸收幅度、中心波長和光譜寬度。根據需要檢測的物質種類，可以選擇中心波長的光穿透測量物質，用光譜吸收幅度來實現無損檢測混合物質的定量檢測。這種檢測方法可以達到百萬分之一(ppm)的檢測精度，且不易受到其他混合物質的干擾。使用光譜分析物質含量時，需要精密的光路設計。光學器件的色散、干涉、半反射等現象會嚴重影響光的路徑和特性。在激光氣體分析儀中，光學鏡片的干涉現象是影響儀器性能的主要因素之一。干涉現象主要是由透鏡產生的，透鏡的兩個介質面會同時透射一束光，反射同一束光。這兩束光頻率相同，但是相位不同，因此會產生干涉現象。傳統的設計中，為了保證光路的方向和能量的匯聚，都是使用多個透鏡組合來實現。透鏡數量越多，產生的干涉就越嚴重。干涉現象發生后，光接收器上會產生不穩定且強弱不斷變化的能量，而且變化對光學器件的微弱的熱脹冷縮變形非常敏感，造成激光氣體分析儀的零點漂移和示值抖動，儀器性能下降明顯，影響測量精度。
技術實現思路
本技術的目的就是要提供一種可消除干涉效應的激光氣體分析儀光路系統，該光路系統通過采用離軸拋物面凹鏡、凹面反射聚焦鏡分別替代傳統的透鏡來調整光路方向，匯聚能量后，干涉現象可以明顯消除，提高激光氣體分析的精度和穩定性。為實現上述目的，本技術所設計的可消除干涉效應的激光氣體分析儀光路系統，包括沿光路方向依次設置的光源、離軸拋物面凹鏡、測量氣室、凹面反射聚焦鏡、以及光接收器，所述光源發出的發散光線經過離軸拋物面凹鏡反射后產生準直的平行光線，所述平行光線穿過測量氣室后經過凹面反射聚焦鏡反射后匯聚于光接收器，所述光接收器位于平行光線經過凹面反射聚焦鏡反射后的焦點處。進一步地，所述光源為激光光源。這是因為激光光源單色性好，激光的顏色很純，其單色性比普通光源的光高10倍以上，是一種優良的相干光源。進一步地，所述離軸拋物面凹鏡的工作凹面覆蓋有保護層。優選地，所述保護層為銀膜層。這樣，拋物凹面經過金剛石切削處理，鍍有一層銀膜的保護層，可以在400nm～20μm波長范圍內提供>95％的平均反射率。再進一步地，所述凹面反射聚焦鏡是可調其中心點的切線與水平面的夾角α的聚焦鏡。優選地，所述凹面反射聚焦鏡中心點的切線與水平面的夾角α為45～90°。這樣，可以通過調整夾角α使得光接收器位于平行光線經過凹面反射聚焦鏡反射后的焦點處。更進一步地，所述光接收器為光電二極管。這樣，光的變化引起光電二極管電流變化，可以把光信號轉換成電信號。與現有技術相比，本技術具有如下優點：其一，本技術通過采用離軸拋物面凹鏡、凹面反射聚焦鏡分別替代傳統的透鏡來調整光路方向，由于反射鏡由于只存在一個介質面，不會產生干涉現象，匯聚能量后，干涉現象可以明顯消除，提高激光氣體分析的精度和穩定性。其二，本技術的離軸拋物面凹鏡的凹面覆蓋有保護層，可以在400nm～20μm波長范圍內提供>95％的平均反射率。其三，本技術的結構簡單、改造成本低、實用性強。附圖說明圖1為一種可消除干涉效應的激光氣體分析儀光路系統的結構示意圖；其中：光源1、離軸拋物面凹鏡2、測量氣室3、凹面反射聚焦鏡4、光接收器5。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本技術作進一步的詳細說明。圖中所示的一種可消除干涉效應的激光氣體分析儀光路系統，包括沿光路方向依次設置的光源1、離軸拋物面凹鏡2、測量氣室3、凹面反射聚焦鏡4、以及光接收器5，光源1發出的發散光線經過離軸拋物面凹鏡2反射后產生準直的平行光線，平行光線穿過測量氣室3后經過凹面反射聚焦鏡4反射后匯聚于光接收器5，光接收器5位于平行光線經過凹面反射聚焦鏡4反射后的焦點處。優選地，光接收器5為光電二極管，這樣，光的變化引起光電二極管電流變化，可以把光信號轉換成電信號。光源1為激光光源，這是因為激光光源單色性好，激光的顏色很純，其單色性比普通光源的光高10倍以上，是一種優良的相干光源。上述技術方案中，離軸拋物面凹鏡2的工作凹面覆蓋有保護層，優選地，保護層為銀膜層。離軸拋物面凹鏡2是第一表面反射鏡，其反射表面是組成原始拋物面反射鏡的一部分，每個反射表面都具有原始拋物面無色差地聚焦準直光束或準直寬帶點光源的能力。它的離軸設計能夠在空間上將焦點從光路中分離出來，其全反射設計消除了透射光學元件引入的干涉效應。此外，拋物凹面經過金剛石切削處理，鍍有一層有銀膜的保護層，可以在400nm～20μm波長范圍內提供>95％的平均反射率。上述技術方案中，凹面反射聚焦鏡4是可調其中心點的切線與水平面的夾角α的聚焦鏡，優選地，凹面反射聚焦鏡4中心點的切線與水平面的夾角α為45～90°。這樣，可以通過調整夾角α使得光接收器5位于平行光線經過凹面反射聚焦鏡4反射后的焦點處。以上所述，僅為本技術的具體實施方式，應當指出，任何熟悉本領域的技術人員在本技術所揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本技術的保護范圍之內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種可消除干涉效應的激光氣體分析儀光路系統，其特征在于：包括沿光路方向依次設置的光源(1)、離軸拋物面凹鏡(2)、測量氣室(3)、凹面反射聚焦鏡(4)、以及光接收器(5)，所述光源(1)發出的發散光線經過離軸拋物面凹鏡(2)反射后產生準直的平行光線，所述平行光線穿過測量氣室(3)后經過凹面反射聚焦鏡(4)反射后匯聚于光接收器(5)，所述光接收器(5)位于平行光線經過凹面反射聚焦鏡(4)反射后的焦點處。

【技術特征摘要】
1.一種可消除干涉效應的激光氣體分析儀光路系統，其特征在于：包括沿光路方向依次設置的光源(1)、離軸拋物面凹鏡(2)、測量氣室(3)、凹面反射聚焦鏡(4)、以及光接收器(5)，所述光源(1)發出的發散光線經過離軸拋物面凹鏡(2)反射后產生準直的平行光線，所述平行光線穿過測量氣室(3)后經過凹面反射聚焦鏡(4)反射后匯聚于光接收器(5)，所述光接收器(5)位于平行光線經過凹面反射聚焦鏡(4)反射后的焦點處。2.根據權利要求1所述的可消除干涉效應的激光氣體分析儀光路系統，其特征在于：所述光源(1)為激光光源。3.根據權利要求1或2所述的可消除干涉效應的激光氣體分析儀光...

【專利技術屬性】
技術研發人員：蔡磊，劉飛，蔣泰毅，
申請(專利權)人：武漢晟諾儀器科技有限公司，
類型：新型
國別省市：湖北;42