[发明专利]一种基于三角形结构的长程光谱吸收池

说明书

技术领域：

本发明涉及激光光谱技术等光电检测技术领域，主要涉及一种基于三角形结构的长程光谱吸收池。

背景技术：

随着全球工业化进程的快速发展引起的环境污染问题日益严峻, 严重威胁着人们的身体健康。目前,全球环境和气候变化已成为世界各国普遍关注的问题，更是各国生态学、生物地球化学和环境科学界研究的热点和前沿课题。定量地研究大气中温室气体或痕量气体的含量，有助于我们预测其未来的变化趋势及气候变化。激光吸收光谱技术具有高灵敏度、高精度、高选择性、响应速度快等优点，已广泛应用于大气痕量气体检测、工业过程控制、城市污染源排放监控等行业和领域。激光吸收光谱技术中光学吸收池的有效光程是决定系统检测灵敏度的关键器件之一。目前,光学多通吸收池主要是基于将入射光限制在两个或多个镀有高反射膜反射镜之间来回反射，从而增加光与物质相互作用有效光程的原理,即通过增加被检测分子对入射光的吸收量,获得高信噪比的吸收光谱信号,实现ppm (parts per million)-ppb (parts per billion )量级甚至更低(ppt, parts per trillion )的检测灵敏度。传统的长程吸收池设计主要有：波导型、积分球型、White型、Herriott型，及Chernin型，等类似结构。该类长程吸收池的设计总体上存在镜面有效面积利用率低,或者体积大和光路调节复杂等各种不足,从而很难实现在小型化结构中获得较高的反射次数,以及不利于便携式传感器系统集成。

发明内容：

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种基于三角形结构的长程光谱吸收池，整个装置结构简单,设计合理且易实现不同大小的有效光程,体积小,光路调节操作过程简单。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于三角形结构的长程光谱吸收池，其特征在于：包括有相互对应安装对合的三角形底座和三角形密封顶盖，所述三角形底座和三角形密封顶盖的中部分别设有用于安装有进出口接头的安装孔，所述三角形底座和三角形密封顶盖之间安装有由第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜组成的三角形反射镜，所述第一反射镜上设有透光孔，所述三角形反射镜通过其两侧的三角形密封垫片与三角形底座和三角形密封顶盖密封安装。

所述的三角形底座和三角形密封顶盖的三个拐角分别有三个螺纹孔，且通过螺钉锁紧固定。

所述的三角形底座和三角形密封顶盖的内侧面分别设有用于卡装三角形密封垫片的三角形凹槽。

所述的第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜均为长方形平面光学镜片,其内表面镀有高反射金膜或高反射银膜,其边长相等,构成一个等边三角形的三角形反射镜。

所述的第一反射镜的内表面留有三个透光孔,孔径半径为2毫米,分别位于其中心和两侧边缘。

所述的第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜相互衔接的拐角处分别通过补偿块实现密封耦合。

其原理是：通过第一反射镜的中心和边缘两侧分别有三个半径约2毫米的透光孔，采用三角形结构的长程光谱吸收池采用串联的方式，入射光束以一定的入射角从第一反射镜的中心透光孔进入吸收池内到达第二反射镜, 由第二反射镜反射后到达第三反射镜,再由第三反射镜反射回到第一反射镜,诸如此类,经过第ｎ(n>1,反射次数与入射角度相关)次来回反射后,最终从第一反射镜的侧边透光孔透射出去。

本发明的优点是：

本发明与传统的基于单个圆柱形吸收池相比较,物理长度提高三倍,基于光的反射原理,有效避免光的干涉效应,充分利用了反射镜的镜面有效面积,显著提高了光在吸收池内的反射次数,从而实现提高光的有效吸收光程；吸收池整体重量轻,体积小,采样气体消耗低,气流响应速度快,光路调节简便,成本低廉。

附图说明：

图1为本发明的爆炸结构示意图。

图2为本发明的三角形反射镜的光传输示意图。

具体实施方式：

参见附图。

一种基于三角形结构的长程光谱吸收池，包括有相互对应安装对合的三角形底座1和三角形密封顶盖2，三角形底座1和三角形密封顶盖2的中部分别设有用于安装有进出口接头11、12的安装孔14、15，三角形底座1和三角形密封顶盖2之间安装有由第一反射镜3、第二反射镜4和第三反射镜5组成的三角形反射镜，所述第一反射镜3上设有透光孔，三角形反射镜通过其两侧的三角形密封垫片6、7与三角形底座1和三角形密封顶盖2密封安装。