專利名稱：小型差分吸收光譜教學(xué)演示儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及大氣污染測量與分析教學(xué)領(lǐng)域，確切地說是一種小型差分吸收光譜教學(xué)演示儀。
如果將實(shí)際用于大氣監(jiān)測的差分吸收光譜儀結(jié)構(gòu)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，有如下缺點(diǎn)
1、使用的光源為氙燈，不但價(jià)格高。而且需要高壓電源，這種燈還釋放臭氧(O3)氣體。
2、望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)采用的是同軸牛頓式望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)，光束傳輸為全反射式，射出的光斑為環(huán)狀，中心暗，在實(shí)驗(yàn)室有限的光程距離條件下，角反射器中心部分接收不到光，使整個(gè)系統(tǒng)的光強(qiáng)降低，不能滿足測量需要。
3、角反射器使用的是石英角反射器，價(jià)格貴。
4、光譜儀的探測器中只配備一種。
本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)包括望遠(yuǎn)鏡、樣品池、反射器和光譜儀，其特征在于由組合透鏡式望遠(yuǎn)鏡、樣品池、角反射鏡和光柵光譜儀組成。組合透鏡式望遠(yuǎn)鏡、樣品池以及角反射器固定在同一光學(xué)導(dǎo)軌上，在每個(gè)部件下面墊有移動(dòng)調(diào)整座，便于調(diào)整整個(gè)系統(tǒng)同軸。
組合透鏡式望遠(yuǎn)鏡中的光源為氘燈或鹵鎢燈。
組合透鏡式望遠(yuǎn)鏡采用反射棱鏡與透鏡的組合。
所述的角反射器為空心角反射器。
樣品池是放置在組合透鏡式望遠(yuǎn)鏡和空心角反射器的光程之間。
所述的光柵光譜儀中的探測器配備一種或兩種，一種為線探測器，如電荷耦合器件CCD或二極管陣列PDA，另一種為光電倍增管配旋轉(zhuǎn)光柵及出射狹縫來實(shí)現(xiàn)光譜探測。
光源發(fā)出的光束經(jīng)過反射棱鏡及透鏡組合后射出，經(jīng)過樣品池(里面有不同的待測氣體)，到空心角反射器反射后按原路返回，再次經(jīng)過樣品池，并由主鏡會(huì)聚耦合入光纖，光纖將光束導(dǎo)入光柵光譜儀，經(jīng)過光譜儀分光的光譜信號(hào)由連接在光譜儀出射口的探測器接收，探測器可以是光電倍增管或者線陣探測器，如電荷耦器件(CCD)、和光二極管陣列(PDA Photo Diode Array)。使用線陣器件，直接測量光譜窗口即可，如采用光電倍增管，則通過旋轉(zhuǎn)光柵及出射狹縫來實(shí)現(xiàn)光譜的探測。光譜信號(hào)由計(jì)算軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)反演給出濃度，并且可以一步步調(diào)整參數(shù)、計(jì)算、演示階段處理結(jié)果，達(dá)到演示的效果，便于了解整個(gè)光譜分析過程。
小型差分吸收光譜教學(xué)演示儀體積小、成本低。它并不是實(shí)際大氣測量差分吸收光譜系統(tǒng)的簡單縮比，在很多方面與其不相同1、光源。演示儀采用氘燈和鹵鎢燈來覆蓋紫外到近紅外的光譜范圍，與實(shí)際大氣差分吸收光譜系統(tǒng)采用的氙燈相比，具有價(jià)格低、無需高壓電源、不釋放O3的優(yōu)點(diǎn)。2、望遠(yuǎn)鏡。實(shí)際大氣差分吸收光譜系統(tǒng)采用同軸牛頓望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)，光束傳輸全部采用反射方式，出射光斑為環(huán)狀，中心暗。此結(jié)構(gòu)如果用于1.4米的光程距離，角反射器只有很小部分被利用，大部分于黑暗的光斑中心，不能夠?qū)崿F(xiàn)對光的有效反射。因而，小型差分吸收光譜教學(xué)儀采用反射棱鏡、透鏡組合來發(fā)射光束，增加對光束的利用來提高光強(qiáng)。3、角反射器。實(shí)際大氣差分吸收光譜系統(tǒng)使用石英角反射器，演示儀采用空心角反射器。4、樣品池放置。實(shí)際大氣差分吸收光譜系統(tǒng)中的定標(biāo)樣品池直徑較小(10-20mm)，放置于光纖頭的前面(在光導(dǎo)入光纖處)，而演示儀的樣品池用于代表大氣中的污染氣體，放置于望遠(yuǎn)鏡到角反射器的光程之間。5、光柵光譜儀的探測器可以配備一種或兩種，光電倍增管和線探測器可以演示兩種探測器的性能和特點(diǎn)。本實(shí)用新型的效果小型差分吸收光譜教學(xué)演示儀的主要優(yōu)點(diǎn)是體積小，成本低，整個(gè)儀器集成后可以放在普通的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上(1.4米)，同時(shí)又保持了差分吸收光譜系統(tǒng)的高靈敏度光譜分析和濃度反演，可以對多種氣體成分進(jìn)行測量和分析，是一個(gè)完整的差分吸收光譜系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了在實(shí)驗(yàn)室對差分吸收光譜原理遙測大氣污染物的演示。更換兩種不同的探測器可以演示不同探測器的測量特性，系統(tǒng)小型、調(diào)整方便、以及多光譜處理軟件使本儀器可以有廣泛的應(yīng)用范圍1、教學(xué)演示儀，進(jìn)行大氣污染成分的分析。2、污染源監(jiān)測儀，如煙氣、汽車尾氣。通過對光源的選擇，可以測量從深紫外到紅外的光譜，測量多種氣體成分。3、吸收光譜，用于測量透明固體、液體和氣體的吸收特性。4、透射光譜，用于測量樣品的透射特性，如光學(xué)鏡片。
望遠(yuǎn)鏡11、樣品池9以及角反射器4固定在同一光學(xué)導(dǎo)軌10上，便于調(diào)整整個(gè)系統(tǒng)同軸。5為移動(dòng)調(diào)整座。光源1采用氘燈或者鹵鎢燈。光源1發(fā)出的光束經(jīng)過反射棱鏡及透鏡組合2后射出，經(jīng)過樣品池9(里面有不同的待測氣體)，通過空心角反射器4反射后按原路返回，再次經(jīng)過樣品池9，并由主鏡3會(huì)聚耦合入光纖，光纖將光束導(dǎo)入光柵光譜儀7，經(jīng)過光譜儀分光的光譜信號(hào)由連接在光譜儀出射口的探測器8接收，探測器可以是光電倍增管或者線陣探測器，如電荷耦合器件CCD和光二極管陣列PDA(Photo Diode Array)。使用線陣器件，直接測量光譜窗口即可，如采用光電倍增管，則通過旋轉(zhuǎn)光柵及出射狹縫來實(shí)現(xiàn)光譜的探測。光譜信號(hào)由計(jì)算軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)反演給出濃度，并且可以一步步調(diào)整參數(shù)、計(jì)算、演示階段處理結(jié)果，達(dá)到演示的效果，便于了解整個(gè)光譜分析過程。
權(quán)利要求1.一種小型差分吸收光譜教學(xué)演示儀，包括望遠(yuǎn)鏡、樣品池、反射器和光譜儀，其特征在于由組合透鏡式望遠(yuǎn)鏡、樣品池、角反射鏡和光柵光譜儀組成，組合透鏡式望遠(yuǎn)鏡、樣品池以及角反射器固定在同一光學(xué)導(dǎo)軌上，在每個(gè)部件下面墊有移動(dòng)調(diào)整座，調(diào)整整個(gè)系統(tǒng)同軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型差分吸收光譜教學(xué)演示儀，其特征在于組合透鏡式望遠(yuǎn)鏡中的光源為氘燈或鹵鎢燈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型差分吸收光譜教學(xué)演示儀，其特征在于組合透鏡式望遠(yuǎn)鏡采用反射棱鏡與透鏡的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型差分吸收光譜教學(xué)演示儀，其特征在于所述的角反射器為空心角反射器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型差分吸收光譜教學(xué)演示儀，其特征在于樣品池是放置在組合透鏡式望遠(yuǎn)鏡和空心角反射器的光程之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型差分吸收光譜教學(xué)演示儀，其特征在于所述的光柵光譜儀中的探測器配備一種或兩種，一種為線探測器，如電荷耦合器件CCD或二極管陣列PDA，另一種為光電倍增管配旋轉(zhuǎn)光柵及出射狹縫來實(shí)現(xiàn)光譜探測。
專利摘要本實(shí)用新型為一種小型差分吸收光譜教學(xué)演示儀，它包括望遠(yuǎn)鏡、樣品池、反射器和光譜儀，其特征在于由組合透鏡式望遠(yuǎn)鏡、樣品池、角反射鏡和光柵光譜儀組成，組合透鏡式望遠(yuǎn)鏡、樣品池以及角反射器固定在同一光學(xué)導(dǎo)軌上，在每個(gè)部件下面墊有移動(dòng)調(diào)整座，調(diào)整整個(gè)系統(tǒng)同軸。本實(shí)用新型體積小，成本低，整個(gè)儀器集成后可以放在普通的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，同時(shí)又保持了差分吸收光譜系統(tǒng)的高靈敏度光譜分析的濃度反演，可以對多種氣體成分進(jìn)行測量和分析，是一個(gè)完整的差分吸收光譜系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G09B23/22GK2598072SQ03219588
公開日2004年1月7日 申請日期2003年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月23日
發(fā)明者謝品華, 劉文清, 張玉均, 江慶伍, 司福祺, 齊峰, 陳軍 申請人:中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所