專利名稱:光譜儀的標(biāo)定氣體室的制作方法
本發(fā)明涉及一用于光譜儀的標(biāo)空氣體室，特別是提供用于通常光譜儀和自動(dòng)聲光紅外分析器系統(tǒng)中的標(biāo)空氣體室，其中標(biāo)定氣體用于校準(zhǔn)這些裝置。
通常的就地聯(lián)機(jī)的氣體光譜儀測量有限數(shù)量的氣體。這些裝置為NDIR型，它應(yīng)用的是寬帶光，其中心位于欲測的那類氣體分子的吸收峰處。這種寬帶光是很容易從光源發(fā)射出的全頻率的光中通過帶通濾光器選出來。為了校準(zhǔn)這些裝置，將以透光物質(zhì)構(gòu)成并含有欲測的特定氣體樣品的氣匣插入光路中以便校準(zhǔn)這類儀器。當(dāng)用這類儀器測量多于一種氣體時(shí)，數(shù)個(gè)專用的密封氣匣有選擇地插入到光路中，為了校準(zhǔn)目的這些已知?dú)庀唤o出的上限讀數(shù)可以外推到零值。
對分析裝置有一個(gè)大的和增長的市場存在，這些裝置可用于分析工業(yè)過程中大量不同的反應(yīng)產(chǎn)物。此外，聯(lián)機(jī)的當(dāng)時(shí)已燃產(chǎn)物的分析器是需要的以便于碳?xì)淙剂细行У厝紵?。例如，電力工業(yè)面臨監(jiān)測煙囪廢氣的任務(wù)已若干年了。起見，廢氣的監(jiān)測包括測量氧濃度和煙的不透明度以便控制燃燒頻率。隨著規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的量的不斷增加導(dǎo)致需要對硫的氧化物和氮的氧化物進(jìn)行監(jiān)測。在將來，其它的成分無疑地亦要監(jiān)測。例如氨氣加到煙囪中以保持沉積器的頻率在歐州已提出的規(guī)范將需要監(jiān)測氨氣。近期的研究指出，例如監(jiān)測一氧化碳，可以提高燃燒效率。因此，對商業(yè)機(jī)構(gòu)感興趣的氣體種類已很快地增長到較大的數(shù)目。歷史上介決的方法是對每一種監(jiān)測氣體分別裝設(shè)一指示器器。這種做法變得愈來愈昂貴，當(dāng)需要監(jiān)測的氣體的種類增長時(shí)變?yōu)檩^不可取的做法。
已經(jīng)知道所使用的分析裝置是利用紫外及紅外分光光度技術(shù)以及氣體和液體色譜法去滿足上述工業(yè)的需要。這些光學(xué)儀器利用被分析物質(zhì)的以下重要特性，一特定分子具有與所有其它分子不同的吸收特微光譜。分子混合物的光譜是可以疊加的，而吸收是與各種分子的濃度成正比。光吸收譜可從任意形式樣品得到只要樣品能透光，它們可以是固體、液體或氣體，光譜能在不破壞樣品的試驗(yàn)中得到。幾乎所有的氣體分子吸收紅外輻射。每種分子只對特定的特微波長的光有吸收。因此從在特定波長下監(jiān)測到的光吸收的大小可以推斷出煙囪中所含該氣體的量。這是靠紅外輻射透過煙囪到達(dá)探測器而完成的。透射的光輻射的波長被調(diào)諧到與被測氣體的特定波長相吻合，在給定的波長下探測器的信號強(qiáng)度與在那個(gè)波長下吸收氣體的濃度有關(guān)。紅外輻射的有選擇的調(diào)諧是靠在光路中插入狹帶干涉濾光器或插入充有合適氣體的氣匣。這兩種做法都包含機(jī)械動(dòng)作而且能采用的氣匣及濾光器的數(shù)量顯然是有限的。因此可靠性及精確度受制于這些調(diào)諧元件的非理想的性質(zhì)。
最近已認(rèn)識到某些雙折射光學(xué)物質(zhì)并稱為聲光物質(zhì)能夠在光譜分析器中用作濾波器。美國專利號3，792，287的說明書中講授了一個(gè)有效的透紅外光的聲光物質(zhì)，鉈-砷-硒化物的用途，它可能應(yīng)用在1到約16微米的接近中紅外光譜區(qū)。一種利用聲光技術(shù)的自動(dòng)聲光紅外分析器系統(tǒng)在美國專利號4，490，845的說明書中描述并講授了一種自動(dòng)聲光可調(diào)諧濾波器的紅外分析器系統(tǒng)，它允許利用與經(jīng)過樣品的紅外輻射的聲光相互作用將濾波器快速電子調(diào)諧到一予先選好的紅外帶通。紅外分析器系統(tǒng)包括能探測通過被分析的樣品的紅外輻射裝置，此樣品具有預(yù)定的紅外吸收特性，還有定向裝置使紅外輻射通過一聲光可調(diào)諧濾波器。一個(gè)聲光可調(diào)諧濾波器包括一個(gè)光學(xué)準(zhǔn)直的聲光晶體，通過它紅外輻射與晶體光軸成一預(yù)定角度。一個(gè)聲換能器耦合到晶體上，利用一可復(fù)頻率的射頻源在晶體中激勵(lì)聲波，使它與偏振的紅外輻射中精選出的狹帶寬部分相互作用，以使后者與輻射的其余部分區(qū)分開來。調(diào)諧的或精選的狹帶寬輻射與經(jīng)聲換能器聯(lián)結(jié)到濾波器的射頻源的頻率成函數(shù)關(guān)系。紅外輻射控制裝置與濾波器相耦合以便探測濾波后紅外輻射的輸出，并產(chǎn)生與濾波后輸出的紅外輻射成函數(shù)關(guān)系的輸出信號。自動(dòng)計(jì)算裝置與探測裝置的輸出電信號相聯(lián)。計(jì)算裝置包括用于有選擇地觸發(fā)射頻源的裝置以測定加到聲換能器上射頻源的時(shí)間和頻率，然后決定出選出的或?yàn)V波后的狹帶寬紅外光的有用波長。
一種特定用途的聲光紅外分析器系統(tǒng)用于監(jiān)測煙囪排氣已發(fā)表在美國專利用途序號為736，199的說明書中，1985年5月20日歸檔。在這樣一個(gè)基于聲光可調(diào)諧濾波器的光譜儀中，可以測量大量不同的氣體。為了建立此系統(tǒng)的正確操作參數(shù)以及對此系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)，所需的標(biāo)定氣體會包括一個(gè)大范圍的各種氣體及濃度。顯然這使得它很昂貴而且也不實(shí)際在裝置中制造大量的標(biāo)定氣體匣或提供它們用于像現(xiàn)在實(shí)際使用的聯(lián)機(jī)氣體光譜儀的裝置中。此外，對于用包含各種紅外波長的標(biāo)定氣體的光學(xué)窗口所增加的費(fèi)用是不可取的。
本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的用于光譜儀中探測器組件，它包含一聚焦透鏡和一個(gè)密封的探測器。設(shè)計(jì)中增加一個(gè)腔，聯(lián)結(jié)并密封到聚焦透鏡與探測器腔或探測器窗口作為標(biāo)定氣體室，并處于此兩透光元件之間，從而標(biāo)定氣體以有選擇地引入和從此標(biāo)定氣體室排出。
進(jìn)一步的目的是提供一標(biāo)定氣體室，其中以聚焦透鏡作為在探測器裝置與要分析的氣體樣品或工業(yè)廢氣之間的唯一封板。
再進(jìn)一步的目的是提供一種對自動(dòng)聲光紅外分析器系統(tǒng)的改進(jìn)，此改進(jìn)包括一整體標(biāo)定氣體室。
另外一目的是提供一標(biāo)定氣體室的設(shè)計(jì)，使氣室體積為極小并仍不妨礙光聚焦于探測器裝置上。并提供一標(biāo)定氣體室具有獨(dú)特的氣體引入方式，它在標(biāo)定氣體室中建立一種切向流道。
按照本發(fā)明，一個(gè)用于光譜儀設(shè)備的標(biāo)定氣體室包括一個(gè)腔裝置作為一個(gè)室，其初始端具有第一尺寸的初始孔和一終端具有第二個(gè)較小尺寸的終端孔并與上述初始孔相面對著。透光窗口裝置放在上述初始及終端孔中以封住上述初始端與終端。上述室具有一錐形內(nèi)表面使上述初始孔逐漸向上述終端孔縮小。上述腔裝置具有一標(biāo)定氣體入口裝置與上述室相連通并位于上述初始端附近以及一個(gè)標(biāo)定氣體出口裝置與上述室相連通并位于上述終端附近;上述標(biāo)定氣體入口裝置的取向是使標(biāo)定氣體沿上述初始端的初始孔切向進(jìn)入上述室，并在上述錐形室中形成切向流道。
方便的是此發(fā)明提供用于光譜儀裝置的探測器組件的設(shè)計(jì)包括一機(jī)內(nèi)的標(biāo)定氣體室。此標(biāo)定氣體室裝置包括一個(gè)腔作為一個(gè)室，其初始端具有第一尺寸的初始孔以及一終端具有第二個(gè)較小尺寸的終端孔并與初始孔相面對著。此室具有一錐形內(nèi)表面使初始孔逐漸向終端孔縮小。此腔裝置有一個(gè)標(biāo)定氣體入口裝置與室連通并位于初始端附近。一個(gè)標(biāo)定氣體的出口裝置與室連通并位于上述終端附近。標(biāo)定氣體入口裝置的取向是使標(biāo)定氣體沿初始端的初始孔切向進(jìn)入室，結(jié)果是在錐形室中形成切向流道。室的錐形尺寸減少了標(biāo)定氣體室的體積并因此減少了所需標(biāo)定氣體的量。
有利的是本發(fā)明提供的光譜儀裝置的型式包括一聚焦透鏡裝置用于將光導(dǎo)向一探測器裝置，還包括一個(gè)整體的標(biāo)定氣體裝置作為一個(gè)室，此室位于初始端的聚焦透鏡和終端的密封的探測器之間，后兩者并作為整體的部件。在此結(jié)構(gòu)中不需附加費(fèi)用提供附加窗口或透鏡。在工業(yè)廢氣的探測器側(cè)的聚焦透鏡既可作為一透鏡又可兼作封板以防工業(yè)廢氣泄漏。此外，作為探測器的整體而安裝的紅外窗口可作為第二封板，因?yàn)樘綔y器是在真空中制成并密封真空。結(jié)果是由于利用第○圈密封的室與探測器的園柱形腔和聚焦透鏡相聯(lián)結(jié)，這樣提供的與標(biāo)定氣體連用的室，使它并不需要任何附加紅外窗口。
標(biāo)定氣體室以需用的標(biāo)定氣體沖洗或溢流，標(biāo)定氣體從第一個(gè)位置處進(jìn)入并從標(biāo)定氣體室的第二個(gè)位置處排出。沖洗或溢流操作所需的時(shí)間以及所用的氣體量是減少了，因?yàn)闃?biāo)定氣體室的體積已由于其形狀正好與透鏡聚焦到探測器上的光錐形狀相匹配而為最小。由于標(biāo)定氣體的引入是切向于室的大直徑端并在室的小直徑端排出，探測器室的沖洗及溢流操作變得很方便。
本發(fā)明現(xiàn)在將參照附圖通過例子描述，其中圖1為一個(gè)改進(jìn)的帶有標(biāo)定氣體室的聲光紅外分析器系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖;
圖2為標(biāo)定氣體室的剖面圖，室內(nèi)包含有作為整體的聚焦透鏡和探測元件。
圖3A、3B和3C示意地表示了標(biāo)定氣體在標(biāo)定氣體室內(nèi)的流道;及圖4為雙光束短程光譜儀，含有探測器裝置。
光譜儀的標(biāo)定氣體室是用在自動(dòng)聲光可調(diào)諧濾波器的紅外分析器系統(tǒng)中。這種系統(tǒng)11示真地表示在圖1中。聲光可調(diào)諧濾波器的紅外分析器系統(tǒng)(AOTF)11由幾個(gè)子系統(tǒng)及部件構(gòu)成，它包括一個(gè)聲光可調(diào)諧濾波器13。分析器系統(tǒng)11可認(rèn)為具有二個(gè)主要子系統(tǒng)，一個(gè)光學(xué)子系統(tǒng)15和一個(gè)電子學(xué)子系統(tǒng)17。分析器系統(tǒng)11的光學(xué)系統(tǒng)15主要是一個(gè)紅外固態(tài)光譜儀，它設(shè)計(jì)成允許在較寬的光譜區(qū)工作。一個(gè)紅外輻射源19，例如納斯特(Nernst)熾熱體，用作系統(tǒng)的寬帶紅外輻射的初始流。從源19輸出的一部分紅外輻射由鏡21收集并準(zhǔn)直。由鏡21準(zhǔn)直的光束通過AOTF13，在其中將輻射中的狹帶部分選出以區(qū)別于紅外輻射中的其余部分，像圖1中虛線所表示的。一個(gè)探測器裝置23調(diào)整到可收集相互作用過的在空間中分散的狹帶輻射，它是由AOTF13輸出的并經(jīng)過欲監(jiān)測的環(huán)境例如工業(yè)廢氣煙囪，圖中以25表示。探測器裝置23將結(jié)合圖2、3A、3B和3C在下面詳細(xì)描述。探測器裝置23在27處提供一輸出用于信號處理，其方式將在下面描述。在特定用途中的欲監(jiān)測的環(huán)境在此處例如為工業(yè)加工廠或機(jī)構(gòu)的煙囪，并一般地以參考號碼25表示。從圖1中的示意圖中可見到煙囪25包括兩側(cè)墻29和31。在此結(jié)構(gòu)中，探測器23和包括AOTF13的光源裝置處于煙囪25的兩側(cè)。由于探測器與AOTF分開，相互作用過的狹帶輻射的角位移是足夠使其在探測器處與未受相互作用的寬帶輻射在空間上分開。這個(gè)過程在美國專利號4，490，845的說明書中描述過。此外，在美國專利號4，505，550的說明書中講授了用于AOTF的輸入和輸出的偏振器。
聲光可調(diào)諧濾波器13通過聲波與光波在適當(dāng)?shù)木w14中的相互作用而工作。典型地，一個(gè)聲換能器35與光學(xué)晶體14相聯(lián)結(jié)并由可控射頻信號所驅(qū)動(dòng)，在下文中將描述它。已研制出各種各樣的光學(xué)材料用于聲光器件。這些材料包括鉈-砷硒化物或硫化物，已描述在美國專利號3，792，287;3，929，970和3，799，659的說明書中。
現(xiàn)在將描述圖示于圖1中的電子學(xué)系統(tǒng)17。紅外探測器裝置23的模擬輸出信號通過27輸?shù)椒糯笃?1及模數(shù)轉(zhuǎn)換器53，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信息輸?shù)轿㈦娔X55。電子學(xué)系統(tǒng)17通過與射頻放大器57相連的換能器35與光學(xué)系統(tǒng)15在聲光可調(diào)諧濾波器13處連接。選頻后的射頻驅(qū)動(dòng)能在通過換能器35后被應(yīng)用于激勵(lì)聲波到晶體14中。這樣，光學(xué)濾波過的紅外輻射可被探測出并被微電腦用于測定在煙囪25中存在的被選擇的氣體所產(chǎn)生的光吸收。微電腦55一般具有一視頻輸出裝置59用于被探測的信號的可見顯示，以及貯存裝置例如軟盤驅(qū)動(dòng)器61和打印機(jī)63。貯存裝置61貯存系統(tǒng)控制和操作信號，已從貯存裝置61接受控制信號的微電腦55通過適當(dāng)?shù)慕涌谘b置65去控制頻率合成器67的輸出頻率與振幅，此合成器靠門裝置69與射頻放大器57相連，以用于脈沖調(diào)制操作作。門69與一脈沖阻塞電路裝置71聯(lián)用，以便保證適當(dāng)寬度的射頻脈沖加到換能器上而使射頻功率的有荷因數(shù)限制在不使得晶體14過熱的荷載水平上。因此這種系統(tǒng)不但可作為快速可調(diào)諧狹帶紅外濾波器還可作為固態(tài)光學(xué)遮光器而工作。
從貯存裝置61的控制信號加到微電腦55是為了順序地將射頻脈沖加到聲光可調(diào)諧濾波器13的換能器35上。這些脈沖被設(shè)計(jì)成使濾波器在參考波長下透光，此時(shí)沒有吸收;然后再在已知?dú)怏w具有較強(qiáng)吸收的波長下透光。除了對各類氣體的吸收波長快速取樣外，此系統(tǒng)是予置在沒有氣體存在時(shí)產(chǎn)生取樣振幅信號，這類似于由模數(shù)轉(zhuǎn)換器對參考波長的測量。然后能用微電腦產(chǎn)生控制加工的反饋信號，它為分析結(jié)果的函數(shù)，并去控制特定的加工過程，例如正在被分析的燃燒。
圖1的探測器裝置23的詳細(xì)剖面圖示于圖2中，并包括一標(biāo)定氣體裝置71用腔裝置73具體表示。腔裝置73包括一個(gè)室75其初始端77具有第一尺寸的初始孔79。腔裝置73還包括一具有終端孔83的終端81，終端孔的尺寸小于初始端77的初始孔79并處于腔的另一端與初始孔79相面對著。腔71可用一塊整體制成整體結(jié)構(gòu)或由數(shù)個(gè)部件制成。室75具有錐形內(nèi)表面或面85，從初始孔79逐漸向終端孔83縮小。腔裝置71還包括一標(biāo)定氣體入口裝置87與錐形室75相連通并位于腔71的初始端77附近。一個(gè)標(biāo)定氣體出口裝置89與室75相連通并位于終端83附近。
在本發(fā)明最佳實(shí)施例中，一個(gè)紅外探測器91放在腔的終端83處。探測器91包括一紅外窗口，它與探測器構(gòu)成一整體，此探測器窗口可作為標(biāo)定氣體室的一個(gè)封板，因?yàn)檫@些探測器91是在真空中制成并真空密封。適用的探測器可從Infrared Industries Easfern Division Orlando Florida和Opto Elecfronics Petalama California買到。在腔裝置的另一端及初始孔79處，一個(gè)聚焦透鏡93作為透鏡外還兼作封板以防工業(yè)廢氣漏入錐形標(biāo)定氣體室75。透鏡93在腔體中安裝在座95中并用○圈97密封。同樣地，在探測器91與腔71的終端孔83之間至少用一個(gè)○圈99密封。
必須認(rèn)識到由于使用探測器91和聚焦透鏡93作為標(biāo)定氣體室的部件，這樣就可能省去在腔體中安裝附加的紅外窗口。由于室的設(shè)計(jì)中采用○圈密封于探測器的園柱形腔和聚焦透鏡連接處，結(jié)果不需要任何附加紅外窗口就可得到用于標(biāo)定氣體目的的室。
通過入口裝置87，標(biāo)定氣體室可用所要的標(biāo)定氣體沖洗或溢流，只要將構(gòu)成氣體通過孔87進(jìn)入室再通過孔裝置89排出。必須認(rèn)識到標(biāo)定氣體室75的體積由于與透鏡93聚焦到探測器91的錐形光束相匹配而成形為極小。再者，由于標(biāo)定氣體為切向在大直徑端進(jìn)入并在室的小直徑端排出，這就縮短了必要的沖洗時(shí)間。
標(biāo)定氣體能夠通過一帶有可得到切向流道的小孔的管進(jìn)入。通過對圖3A、3B和3C的考察，這種方向的氣體流道能更清楚地覺察出來。在圖3A和3B中標(biāo)定氣體入口裝置87相對于室75的位置示意地圖示為能在那室中產(chǎn)生環(huán)形的氣體流動(dòng)。能見到標(biāo)定氣體的出口裝置89是處于園錐的小端。以參考號碼101表示的箭頭指示出用于沖洗或溢流標(biāo)定氣體室75的標(biāo)定氣體的環(huán)形流動(dòng)。在圖3C中給出另一種標(biāo)定氣體入口裝置87′，它位于與切向氣體流道101大致相垂直的位置。由于在標(biāo)定氣體入口裝置87′上開了一個(gè)孔88，就得到了所需的氣體流動(dòng)方式。
現(xiàn)在看圖4，它示意地圖示了另一種光譜儀的實(shí)施方案，它體現(xiàn)了本發(fā)明的要點(diǎn)。此替代實(shí)施方案在以參考號碼103表示的雙光束短程光譜儀中所提供的探測器組件。此短程光譜儀103安裝在工業(yè)廢氣通道例如圖1中煙囪25的一個(gè)墻上。光譜儀103裝有已在本文其它處描述的聲光可調(diào)諧濾波器并用105表示。一個(gè)紅外光源107位于AOTF105的一側(cè)。聚焦透鏡109將紅外輻射從源107導(dǎo)向AOTF105。經(jīng)AOTF選出的輸出再通過聚焦透鏡111和光束分離器113。一個(gè)紅外窗口115將光源和探測器組件與工業(yè)廢氣區(qū)分開。一個(gè)反射器117裝在延伸到廢氣區(qū)121的室119的終端。光束分離器113允許經(jīng)反射器裝置117反射的紅外輻射通向探測器組件123。探測器組件123與在圖2及3A3B和3C中所描述的探測器裝置相當(dāng)并能體現(xiàn)其主要原理。此探測器組件包括一聚焦透鏡125和一紅外探測器裝置127，它們作為錐形室129的相面對的兩端。探測器組件127和聚焦透鏡125用○圈133和135裝在探測器組件123的腔131內(nèi)。將定氣體入口裝置137和標(biāo)定氣體出口裝置139也裝在探測器組件的腔131內(nèi)，并像以上描述的那樣操作。
已描述過的為一用于光譜儀等中的改進(jìn)了的標(biāo)定氣體室。標(biāo)定氣體室能與任何種類的標(biāo)定氣體混合物聯(lián)用并不要將此裝置從煙囪道處取出。
用于圖中的參考號碼的識別圖例 參考號 圖號放大器 51 1模數(shù)轉(zhuǎn)換器 53 1微電腦 55 1射頻放大器 57 1視頻輸出 59 1軟盤驅(qū)動(dòng)器 61 1打印機(jī) 63 1IE8接口 65 1頻率合成器 67 1門電路 69 1脈沖阻塞電路裝置 71 權(quán)利要求
1.用于光譜儀設(shè)備的標(biāo)定氣體室其特征在于包括一個(gè)腔裝置作為一個(gè)室，其初始端具有第一尺寸的初始孔和終端具有第二個(gè)較小尺寸的終端孔并與上述初始孔相面對著，透光窗口裝置位于上述的初始與終端孔中并封住上述的初始和終端，上述室具有一錐形內(nèi)表面從上述初始孔逐漸向上述終端孔縮小，上述腔裝置具有一標(biāo)定氣體入口裝置與上述室相連通并位于上述的初始端附近以及一個(gè)標(biāo)定氣體出口裝置與上述室相連通并位于上述終端附近，上述標(biāo)定氣體入口裝置的取向使得標(biāo)定氣體沿切向于上述初始端的初始孔進(jìn)入上述室，在上述錐形室中形成一個(gè)切向流道。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的標(biāo)定氣體室還包括一光譜儀設(shè)備帶有將光導(dǎo)向探測器裝置的聚焦透鏡裝置，包括一標(biāo)定氣體裝置，它含有形成室的腔裝置，其初始端具有第一尺寸的初始孔和終端具有第二個(gè)較小尺寸的終端孔并與上述初始孔相面對著，在此上述聚焦透鏡裝在上述的初始孔中而上述探測器裝置放在上述終端孔中，上述室具有錐形內(nèi)表面并由上述初始孔逐漸向上述終端孔縮小，上述腔裝置具有一標(biāo)定氣體入口裝置與上述室相連通并位于上述初始端附近以及一標(biāo)定氣體出口裝置與上述室相連通道位于上述終端附近;上述標(biāo)定氣體入口裝置的取向是使標(biāo)定氣體切向于上述初始端的初始孔進(jìn)入上述室，在上述錐形室中形成一切向流道。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2的標(biāo)定氣體室包括形成室的腔裝置其初始端具有初始孔而終端具有終端孔，透光窗口裝置放在上述的初始孔與終端孔中以封住上述的初始與終端。上述室具有一標(biāo)定氣體入口裝置與上述室相連通并位于上述初始端附近以及一標(biāo)定氣體出口裝置與上述室相連通并位于上述終端附近。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2或3的標(biāo)定氣體室，其中形成室的腔裝置其初始端具有一初始孔以及終端具有一終端孔，并且上述聚焦透鏡裝在上述初始孔中而上述探測器裝置放在上述終端孔中，上述腔裝置有一標(biāo)定氣體入口裝置與上述室相連通并位于上述初始端附近以及一標(biāo)定氣體出口裝置與上述室相連通并位于上述終端附近。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4的標(biāo)定氣體室其中的標(biāo)定氣體入口裝置的取向是使標(biāo)定氣體切向于初始端的初始孔進(jìn)入該室，在此錐形室中形成切向流道。
6.一個(gè)寬帶自動(dòng)聲光可調(diào)諧濾波器的多種氣體紅外分析器系統(tǒng)其特征為包括用于使紅外輻射通過被分析物質(zhì)的使人感興趣的環(huán)境的裝置，這些物質(zhì)具有予先測定的紅外吸取特性，一個(gè)包括光學(xué)準(zhǔn)直的聲光晶體的聲光可調(diào)諧濾波器，紅外輻射與晶體光軸成以予定的角度通過該晶體，一個(gè)聲換能器裝置耦合于可變頻率的射頻源和聲光晶體，并在晶體中激勵(lì)聲波使它與輻射中選出的狹帶寬部分相互作用，使后者區(qū)別于輻射的其余部分，此選出的狹帶寬部分為射頻源的頻率和聲波的函數(shù)，通過上述聲光可調(diào)諧濾波器后上述選出的狹帶寬部分相對于未被選出的紅外輻射有一角位移;包括用于引導(dǎo)紅外輻射到上述聲光可調(diào)諧濾波器的裝置;紅外輻射探測裝置用以探測紅外輻射中選出的有角位移的狹帶寬部分，此探測裝置產(chǎn)生一電輸出信號，作為已探測到的輻射的函數(shù);聚焦透鏡裝置用于把紅外輻射中選出的狹帶寬部分引導(dǎo)到上述紅外輻射探測裝置，探測裝置的電輸出信號加到計(jì)算裝置上以測定在樣品匣中存在的樣品的類別;還包括用于脈沖控制射頻源的裝置以測定加在聯(lián)結(jié)到聲光晶體上的聲換能器上的射頻能的時(shí)間與頻率，以得知對紅外波長的選擇性或聲光可調(diào)諧濾波器的調(diào)諧情況，從而受脈沖控制的操作允許上述探測裝置從使人感興趣的環(huán)境中在脈沖控制的發(fā)射裝置所選出的狹帶寬部分及發(fā)明部分之間進(jìn)行鑒別;其中分析器系統(tǒng)包括一個(gè)標(biāo)定氣體裝置，它包括一個(gè)腔裝置作為一個(gè)室其初始端具有一初始孔及一個(gè)終端具有一終端孔并與上述初始孔相面對著，其中上述聚焦透鏡裝在上述初始孔中而上述紅外輻射探測裝置裝在上述終端孔中從而構(gòu)成一封閉的室，上述腔裝置具有一標(biāo)定氣體入口裝置與上述室相連通并位于上述初始端附近以及一標(biāo)定氣體出口裝置與上述室相連通并位于上述終端附近。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6的一個(gè)分析器系統(tǒng)，其中計(jì)算裝置包括一微電腦及貯存裝置用于將被探測到的信號與貯存在貯存裝置中的預(yù)定分子類別的示類信號相比較，而其中貯存裝置提供一預(yù)定順序的信號加在微電腦再轉(zhuǎn)到頻率合成器去變更加到與聲光晶體耦合的換能器裝置上的射頻源的頻率，再去變更對要分析的紅外輻射的狹帶寬部分的選擇，相應(yīng)于預(yù)定分子樣品類別的預(yù)定頻率就這樣施加于其中。
8.根據(jù)權(quán)利要求
6或7的分析器系統(tǒng)，其中的射頻源包括一射頻能的頻率合成器，它通過受電子信號控制的門裝置耦合到與聲換能器相連的放大器上;計(jì)算裝置包括一微電腦和貯存裝置用于將順序的脈沖控制信號加到射頻頻率合成器上，按預(yù)定方式變更加到聲光可調(diào)諧濾波器上的射頻能的頻率，同時(shí)控制信號加到受電子信號門裝置上以向射頻放大器提供受脈沖寬度調(diào)制的射頻能。
9.根據(jù)權(quán)利要求
6到8中任一項(xiàng)的分析器系統(tǒng)其光學(xué)準(zhǔn)直聲光晶體為-鉈-砷-硒化物的晶體。
10.根據(jù)權(quán)利要求
9的一個(gè)分析器系統(tǒng)，其中的紅外探測裝置的安裝與聲光可調(diào)濾波器有關(guān)，應(yīng)使得選出的狹帶寬部分的角位移足夠大以致在探測裝置處于與寬帶非選出的輻射在空間上分開。
11.根據(jù)權(quán)利要求
10中的分析器系統(tǒng)，其中的聲光可調(diào)諧濾波器包括一個(gè)輸入偏振器用于有選擇地偏振射向聲光可調(diào)諧濾波器的紅外輻射以及一個(gè)輸出偏振器其與輸入偏振器光學(xué)準(zhǔn)直并相對于輸入偏振器為橫向地取向。
12.根據(jù)權(quán)利要求
11中的分析器系統(tǒng)，其中的室具有一錐形內(nèi)表面從初始孔逐漸向終端孔縮小。
專利摘要
一個(gè)光譜儀裝置的探測器組件帶有機(jī)內(nèi)標(biāo)定氣體室。一個(gè)腔體作為一個(gè)室，其初始端具有一初始孔而其終端具有終端孔并與初始孔相面對著。透光窗口裝在兩相互面對著的孔中以封住此室。一聚焦透鏡安在初始孔中而一個(gè)探測器裝在終端孔中以封住此腔體的兩端。此室具有一錐形內(nèi)表面使初始孔逐漸向終端孔縮小。此腔體具有一標(biāo)定氣體入口與室相連通并位于初始端。一標(biāo)定氣體出口與室相連通并位于終端附近。
文檔編號G01N21/03GK87101679SQ87101679
公開日1987年9月16日 申請日期1987年3月5日
發(fā)明者羅伯特·萊奧納德·納爾森, 威廉姆·約翰·丹利, 威廉姆·哈維·麥克英蒂 申請人:西屋電氣公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan