[实用新型]一种基于光学积分球的光检装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于光学积分球的光检装置，特别适用于对“灵敏度”和“检出限”要求非常严格的光检测试领域。

背景技术

常规光检装置大都采用“方形”或“圆柱形”试样器皿，缺陷是：①结构设计上的限制，致使试样器皿只有通光部分的试样与入射光发生了作用，特征光谱产生效率不高；②受光电转换器接收角度的限制，所产生的特征光谱中只有部分能被探测器接收，最终导致检出限和灵敏度受限。

为了提高灵敏度，常规的做法是通过“增加试样器皿直径大小”以增加入射光的行进光程，从而达到提高灵敏度、降低检出限的目的。虽然这种做法可以增加入射光的行进光程，但是由于“入射端单元”与“接收端单元”之间的距离也被延长了，致使“入射端单元”或“接收端单元”中任意一端位置的微小变化、光线形状的微小变化、发散角度的微小变化都会引起较大的测量误差，影响测量的稳定性(或重复性)，从而导致其灵敏度和检出限的改善程度有限。

此外，由于上述方式无法让所有的试样都参与反应，且产生的特征光谱中只有部分被探测器接收，因此其对灵敏度和检出限的改善程度也非常有限。

实用新型内容

本实用新型的目的是为基于光谱分析方法的测量仪器提供一种创新性的技术思路与方案，即用“积分球”代替传统的“方形”或“圆柱形”的试样器皿，解决了传统试样器皿面临的诸多问题。

本实用新型的技术方案：

一种基于光学积分球的光检装置，包括组座单元、设置于组座单元内的积分球、设置于组座单元共面正交两侧的入射单元及接收单元：

其中，组座单元包括支座、设置在支座上下两端的上压块和下压块；入射单元包括光源、入射端结构件、入射光阑；接收单元包括接收端结构件、光电转换器、屏蔽罩；

积分球由透光基底、漫反射层、入射孔、出射孔、进样口、通气口构成；透光基底构成积分球的球状腔室，位于积分球的内侧；漫反射层涂敷在透光基底的外部，位于积分球的外侧；光源、入射光阑和入射孔构成入射光路，出射孔和光电转换器构成出射光路，所述入射光路和所述出射光路共面相交；进样口接至下压块，通气口接至上压块；

光源发出的光经过入射光阑和入射孔入射至积分球腔室内；入射至积分球腔室内的光经过漫反射层的多次反射后，和试样发生作用并产生特征光谱；所产生的特征光谱经过漫反射层的多次反射后，在出射孔处叠加并被光电转换器接收；系统依据光电转换器测量得到的特征光谱对试样进行分析。

进一步，上述积分球的构成包括以下方式：透光基底采用玻璃或化学性质极不活泼的其他透光材料，所述玻璃包括石英玻璃，漫反射层涂敷在透光基底的外部，此时的透光基底起漫反射层衬底和试样容器双重作用；或透光基底和漫反射层合二为一，材料采用聚四氟乙烯、或不锈钢，此时的聚四氟或不锈钢起漫反射层和试样容器双重作用；或在积分球的腔室内壁镀金构成反射层。其中，透光基底311和漫反射层312合二为一，即理解为积分球31仅设置一层具有漫反射功能的结构层(漫反射层312)构成其球状腔体。

进一步，上述入射光路和出射光路之间共面形成一角度，或直角、或锐角、或钝角。

进一步，上述光源和入射孔之间能够增设透镜、或滤光片对入射光进行准直、或滤光；上述出射孔和光电转换器之间能够增设透镜、或滤光片对出射光进行聚焦、或滤光。

本实用新型的效果：

1)利用入射到积分球内的光在积分球内部发生多次反射，以便积分球内部的试样均参与反应，提高特征光谱产生效率。

2)利用所产生的特征光谱在积分球内发生多次反射并在出射处叠加，提高了特征光谱的探测效率。

3)有效的抑制了由于光线形状、发散角度以及探测器上不同位置的响应差异造成的测量误差。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例中基于光学积分球的光检装置的正视示意图；

图2为图1沿A-A面的剖视图示意图；

图3为图1沿B-B面的剖视图示意图；

图4为本实用新型较佳实施例中积分球的基本构成示意图；

图5为在图2基础上增设了聚焦透镜的示意图；

图6为在图2基础上增设了滤光片的示意图。

附图标号说明：

1—组座单元；11—支座；12—上压块；13—下压块；2—积分球；21—透光基底；22—漫反射层；23—入射孔；24—出射孔；25—进样口；26—通气口；3—入射单元；31—光源；32—入射端结构件；33—入射光阑；4—接收单元；41—接收端结构件；42—光电转换器；43—屏蔽罩。