[发明专利]一种可变光程多次反射池及光程调节方法

说明书

本申请提供了一种可变光程多次反射池及光程调节方法。反射池包括：吸收气室、光窗、反射镜；吸收气室包括顺次连接的石英腔、阶梯螺旋腔体、差动螺旋腔体；阶梯螺旋腔体由阶梯螺旋结构构成，梯螺旋结构包括顺次连接的下阶梯螺旋结构、上阶梯螺旋结构、中阶梯螺旋结构；差动螺旋腔体由差动螺旋结构构成，差动螺旋结构包括顺次连接的上差动螺旋结构、中差动螺旋结构、下差动螺旋结构；反射镜包括两块焦距相同且共焦的凹面反射镜固定在吸收气室前后两端。通过梯螺旋结构和差动螺旋结构调整两反射镜之间的距离，进而调整光程。本申请具有结构简单、光程精确可调、稳定性高的特点。

技术领域

本发明涉及气体检测技术领域，特别是涉及一种可变光程多次反射池及光程调节方法。

背景技术

许多研究领域和监测应用中，使用激光光谱技术可以精确地测量低浓度的气体，其中基于气体吸收池的可调谐激光吸收光谱技术(TDLAS)在测量气体中具有高灵敏度、高精度等优点。TDLAS系统中常用的几种吸收池有White型、矩阵型和Herriott型，White型和矩阵型的特点是孔径角较大，可实现较多的反射次数，但使用的反射镜也较多；Herriott型吸收池是基于将入射光限制在两个或多个镀有高反射率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。相较于前两种Herriott型结构简单，体积小，光路相对容易调节，适用于激光光源。

在实际应用中，由于检测环境的不同，则对气体吸收池提出了更高的要求。对于低浓度气体探测，要求吸收池灵敏度高，又需要吸收池能适用于高浓度气体的探测，这就要求反射池气室能够根据不同需求对吸收池量程进行调节，使得吸收池可满足不同探测灵敏度和量程的需求。针对低浓度的气体，为了获得更小的气体检测极限，通常从增强吸收信号强度和抑制噪声两方面入手。增强吸收信号强度的主要方法为增加光程，根据朗伯-比尔定律，光程越长意味着吸收越强，检测仪的灵敏度也就越高。在多次反射池中，噪声几乎不可能完全避免，光程调节过程中会改变光束路径，不同的光束路径下，噪声对于吸收测量的影响不同，但目前针对Herriott型多次反射池中的噪声，并没有确切的模型。因此，为了满足不同探测灵敏度和量程的需求及探究光程对于吸收池内噪声的影响，则吸收池的光程需要可调。

发明内容

本发明实施例提供了一种可变光程多次反射池及光程调节方法，用以满足不同探测灵敏度和量程的需求及探究光程对于吸收池内噪声的影响的技术问题。

根据本发明实施例第一方面，提供了一种可变光程多次反射池，所述反射池包括：：吸收气室、光窗、反射镜；

所述吸收气室包括顺次连接的石英腔、阶梯螺旋腔体、差动螺旋腔体，所述石英腔与所述阶梯螺旋腔体通过中间板固定连接，所述阶梯螺旋腔体和所述差动螺旋腔体螺接；

所述吸收气室上设有进气口和出气口；

所述阶梯螺旋腔体由阶梯螺旋结构构成，所述梯螺旋结构包括顺次连接的下阶梯螺旋结构、上阶梯螺旋结构、中阶梯螺旋结构；

所述差动螺旋腔体由差动螺旋结构构成，所述差动螺旋结构包括顺次连接的上差动螺旋结构、中差动螺旋结构、下差动螺旋结构；

所述反射镜包括两块焦距相同且共焦的凹面反射镜，固定在所述吸收气室前后两端；

所述吸收气室前端的反射镜开设有入射孔；

所述光窗设置在所述吸收气室前端反射镜的前端。

优选地，所述中间板、所述阶梯螺旋腔体、所述差动螺旋腔体均由铝材料制成、内腔表面进行发黑处理。

优选地，所述反射孔孔径大小为1-3mm。

优选地，所述反射镜由石英材料制成。

优选地，所述反射镜的反射面镀金膜。