專利名稱：實驗室用差分吸收光譜儀的發(fā)射、接收系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于光學(xué)設(shè)計與應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種實驗室用差分吸收光譜儀的發(fā)射、接收系統(tǒng)。
為了減小光譜測量儀的體積，一般采用同一個系統(tǒng)來發(fā)射和接收光線，所以反射式結(jié)構(gòu)常被采用，最為常見的就是牛頓系統(tǒng)，共用一塊主球面反射鏡來發(fā)射和接收光線，但采用牛頓系統(tǒng)時，鏡筒很長。為了減小筒長，通常采用卡塞格林式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，主鏡的外部用來發(fā)射，里面用來接收，但口徑要求做得很大。
實驗室用差分吸收光譜儀的發(fā)射、接收系統(tǒng)，包括角反射鏡、探測器和計算機控制、分析系統(tǒng)，其特征在于發(fā)射部分有氘燈光源，直角棱鏡、平凸透鏡和彎月透鏡，接收部分有主鏡和次鏡，在一個鏡筒內(nèi)的裝配順序是從輸出端開始，依次是彎月透鏡，平凸透鏡，直角棱鏡，次鏡，最后為主鏡，并在鏡筒的中心軸上，氘燈與其直角棱鏡光軸垂直。
氘燈位于鏡筒的外側(cè)，氘燈與直角棱鏡的距離為40～50mm。
平凸透鏡為平凸非球面透鏡。
彎月透鏡為彎月形負透鏡。
直角棱鏡、平凹透鏡和彎月透鏡為雙貼合透鏡結(jié)構(gòu)，發(fā)射通光口徑取φ25～φ30mm。
主鏡為卡塞格林式球面反射鏡，主鏡的相對孔徑，D為主鏡口徑，f為主鏡焦距，D/f等于1/4～1/2，通光口徑為φ60mm。
次鏡為平凸反射鏡，其口徑小于發(fā)射通光口徑，為φ20～φ28mm，且平凸半徑根據(jù)后工作距來確定。
本實用新型是差分吸收光譜儀中的光學(xué)部分發(fā)射和接收裝置，通常稱之為望遠鏡，除此之外還有樣品池，其中放入被測氣體樣品或直接測量環(huán)境氣體，角反射器，它是將望遠鏡出射光束再經(jīng)樣品池反射回望遠鏡，在望遠鏡內(nèi)最后聚焦產(chǎn)生會聚點，此會聚點即為本光學(xué)系統(tǒng)輸出點，會聚點可以直接使用探測器，也可以引入另一分光光譜儀，進行光電轉(zhuǎn)換后接入計算機系統(tǒng)進行分析得出氣體濃度的結(jié)果。
本實用新型的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是，發(fā)射氘燈光源放在鏡筒外側(cè)，所發(fā)射的光線經(jīng)直角棱鏡反射后方向與原來垂直，再經(jīng)過平凸透鏡和彎月透鏡產(chǎn)生準直光出射，平凸透鏡全名為平凸非球面透鏡用來校正像差；彎月透鏡全稱為彎月形負透鏡，用來進一步校正像差，從而產(chǎn)生平行光發(fā)射出去，直角棱鏡是常規(guī)鏡片，但這三個鏡片組合在一起稱之為雙貼合透鏡，氘燈在鏡筒外側(cè)，主要是因為氘燈有一定的體積，這種結(jié)構(gòu)非常緊湊，光效率又高。接收部分采用了卡塞格林式主球面鏡和次鏡組成，其名為卡塞格林系統(tǒng)，本說明簡稱主鏡和次鏡，經(jīng)上述發(fā)射部分出射的平行光經(jīng)遠處的角反射鏡反射到鏡筒內(nèi)的主鏡上，主鏡又聚光反射到次鏡上，次鏡再將光束會聚通過主鏡的通光孔，產(chǎn)生會聚點，主鏡的相對通光孔徑加大以緊縮結(jié)構(gòu)，相對孔徑D/f＝1/4～1/2，D為主鏡口徑，F(xiàn)為主鏡焦距。次鏡采用了平凸反射鏡，且凸面半徑根據(jù)穿過主鏡通光孔后的工作距來確定，次鏡口徑要小于發(fā)射通光口徑，避免了次鏡攔光。
本實用新型根據(jù)實驗室使用的需要，解決了采用反射式發(fā)射和接收而口徑很大的問題。采用了透射式發(fā)射和卡塞格林式的接收方式，避免了共用一塊主鏡所帶來的困難，使能量充分利用。采用本結(jié)構(gòu)(1)采用透射結(jié)構(gòu)，增大了光源的實際利用發(fā)散角，大大提高了發(fā)射能量。(2)采用卡塞格林系統(tǒng)接收，將主鏡的相對孔徑加大，有效地縮短筒長，由于主鏡的接收面積加大，從而增加了接收能量。(3)整個系統(tǒng)可以做得很小，適合用于短距離的試驗。(4)結(jié)構(gòu)簡單，易于加工、檢驗和調(diào)試，容易實現(xiàn)。
圖2為本實用新型發(fā)射、接收望遠鏡示意圖。
本實用新型包括角反射鏡9、探測器和計算機控制、分析系統(tǒng)，發(fā)射部分有氘燈光源1，直角棱鏡5、平凸透鏡4和彎月透鏡3，接收部分有主鏡7和次鏡6，在鏡筒2內(nèi)的裝配順序是從輸出端開始，依次是彎月透鏡3，平凸透鏡4，直角棱鏡5，次鏡6，最后為主鏡7，并在鏡筒2的中心軸上，氘燈1與其直角棱鏡5光軸垂直。
氘燈光源1由于體積大放在鏡筒2的外側(cè)，所發(fā)光的光束經(jīng)直角棱鏡3反射后，方向與原來垂直，經(jīng)平凸透鏡4和彎月透鏡3產(chǎn)生準直光出射，平行光經(jīng)遠處的角反射鏡9反射，入射到接收部分的主鏡7上，反射到次鏡6上，次鏡6再次反射會聚通過主鏡7的中心孔，產(chǎn)生會聚點，會聚點8可以是探測器。
氘燈1與直角棱鏡5之間的距離為47mm，氘燈1體積大，為避免遮光，將氘燈1放在鏡筒2的外側(cè)，采用直徑φ22mm的直角棱鏡5可以改變光束方向又縮短了光程，平凸透鏡4為平凸非球面透鏡，平面可與直角棱鏡5平面整體組合裝調(diào)，非球面用來校正像差，彎月透鏡3為彎月形負透鏡，用來進一步校正像差，平凸透鏡4的凸面與彎月透鏡3負面組合裝調(diào)，因此，直角棱鏡5、平凸透鏡4、彎月透鏡3組成雙貼合透鏡結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生準直光發(fā)射，發(fā)射通光口徑取φ25mm。
接收部分采用卡塞格林系統(tǒng)，其通光口徑為φ60mm，取主鏡相對孔徑D/f等于1/2，其中D是主鏡口徑，為φ60mm，f為主鏡焦距取120mm，次鏡為平凸反射鏡，小于發(fā)射光通口徑為φ24mm且平凸半徑根據(jù)后工作距來確定?？偟耐查L在130～200mm左右，從而解決了鏡筒過長的問題。
權(quán)利要求1.實驗室用差分吸收光譜儀的發(fā)射、接收系統(tǒng)，包括角反射鏡、探測器和計算機控制、分析系統(tǒng)，其特征在于發(fā)射部分有氘燈光源，直角棱鏡、平凸透鏡和彎月透鏡，接收部分有主鏡和次鏡，在一個鏡筒內(nèi)的裝配順序是從輸出端開始，依次是彎月透鏡，平凸透鏡，直角棱鏡，次鏡，最后為主鏡，并在鏡筒的中心軸上，氘燈與其直角棱鏡光軸垂直。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實驗室用差分吸收光譜儀的發(fā)射、接收系統(tǒng)，其特征在于氘燈位于鏡筒的外側(cè)，氘燈與直角棱鏡的距離為40～50mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實驗室用差分吸收光譜儀的發(fā)射、接收系統(tǒng)，其特征在于平凸透鏡為平凸非球面透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實驗室用差分吸收光譜儀的發(fā)射、接收系統(tǒng)，其特征在于彎月透鏡為彎月形負透鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實驗室用差分吸收光譜儀的發(fā)射、接收系統(tǒng)，其特征在于直角棱鏡、平凹透鏡和彎月透鏡為雙貼合透鏡結(jié)構(gòu)，發(fā)射通光口徑取φ25～φ30mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實驗室用差分吸收光譜儀的發(fā)射、接收系統(tǒng)，其特征在于主鏡為卡塞格林式球面反射鏡，主鏡的相對孔徑，D為主鏡口徑，f為主鏡焦距，D/f等于1/4～1/2，通光口徑為φ60mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實驗室用差分吸收光譜儀的發(fā)射、接收系統(tǒng)，其特征在于次鏡為平凸反射鏡，其口徑小于發(fā)射通光口徑，為φ20～φ28mm，且平凸半徑根據(jù)后工作距來確定。
專利摘要本實用新型涉及一種實驗室用差分吸收光譜儀的發(fā)射、接收系統(tǒng)。包括角反射鏡、探測器和計算機控制、分析系統(tǒng)，其特征在于發(fā)射部分有氘燈光源，直角棱鏡、平凸透鏡和彎月透鏡，接收部分有主鏡和次鏡，在一個鏡筒內(nèi)的裝配順序是從輸出端開始，依次是彎月透鏡，平凸透鏡，直角棱鏡，次鏡，最后為主鏡，并在鏡筒的中心軸上，氘燈與其直角棱鏡光軸垂直。本實用新型使光學(xué)能量充分利用，結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)。
文檔編號G01N21/17GK2597968SQ0322001
公開日2004年1月7日 申請日期2003年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月20日
發(fā)明者胡明勇, 謝品華, 劉文清, 張玉鈞, 周健, 江慶五 申請人:中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機械研究所