CN211697465U - 光学吸收池及光电式气体分析仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了光学吸收池及光电式气体分析仪，所述光学吸收池包括容器，所述容器具有进口和出口；第一凹面反射镜设置在所述容器内；第二凹面反射镜设置在所述容器内，反射面与所述第一凹面反射镜的反射面相对设置；第三凹面反射镜设置在所述容器内，反射面与所述第一凹面反射镜的反射面相对设置，且与所述第二凹面反射镜下上设置；入射光依次在第三凹面反射镜、第一凹面反射镜和第二凹面反射镜上反射，之后被第一反射器反射，再依次在第二凹面反射镜、第一凹面反射镜和第三凹面反射镜上反射，之后出射光射向第二反射器；第二反射器和第一反射器分别处于所述第一凹面反射镜的两侧。本实用新型具有低检出限、维护量小、小型化等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及气体分析，特别涉及光学吸收池。
背景技术
吸收光谱技术是一种快速、低功耗、无耗材、高精度的气体分析技术，在工业过程、安全等领域得到广泛引用。基本原理是：气体选择性吸收固定波长的光，遵循比尔-朗伯定律，通过分析固定波长的光的吸收量，再利用光程、温度、压力等值而获得气体含量。
为了降低气体含量的检测下限值，需要利用气体池去提高吸收光程。气体池在有限体积内，实现光束的多次反射，使光束走相对较长的光程，将气体定量分析的检测限由ppm提升到ppb级别，是气体定量分析中一致探索的方向。
目前的气体池的设计多为：设置多个平面反射镜，检测光在多个平面反射镜之间多次反射，从而提高光程。但存在一些问题，如：
1.吸收光程还不够长，在多个反射镜间具有一次反射；
2.需要提供多个反射镜，提高了结构复杂度，还需要调整复杂的光路，工作量大；
3.平面反射镜的使用，提高了光的发散角，也即提高了后续聚焦的难度，光学性能差。
实用新型内容
为解决上述现有技术方案中的不足，本实用新型提供了一种光程长、结构简单、成本低的光学吸收池。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
光学吸收池，所述光学吸收池包括容器，所述容器具有进口和出口；所述光学吸收池进一步包括：
第一凹面反射镜，所述第一凹面反射镜设置在所述容器内；
第二凹面反射镜，所述第二凹面反射镜设置在所述容器内，反射面与所述第一凹面反射镜的反射面相对设置；
第三凹面反射镜，所述第三凹面反射镜设置在所述容器内，反射面与所述第一凹面反射镜的反射面相对设置，且与所述第二凹面反射镜下上设置；
第一反射器，入射光依次在第三凹面反射镜、第一凹面反射镜和第二凹面反射镜上反射，之后被所述第一反射器反射，再依次在第二凹面反射镜、第一凹面反射镜和第三凹面反射镜上反射，之后出射光射向第二反射器；
第二反射器，所述第二反射器和第一反射器分别处于所述第一凹面反射镜的两侧。
本实用新型的目的还在于提供了检测下限低的光电式气体分析仪，该发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
光电式气体分析仪，所述光电式气体分析仪包括光源、探测器；所述光电式气体分析仪还包括：
气体室，所述气体室采用上述的光学吸收池；所述光源发出的检测光入射到第三凹面反射镜上，所述第三凹面反射镜反射出的出射光被第二反射器反射到所述探测器上。
与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果为：
1.光程长；
通过设置第一反射器，使得射出第二凹面反射镜的光偏离一定角度或平行地返回到第二凹面反射镜，再次在三个凹面反射镜之间多次反射，从而有效地提高了光程；
通过设置第二反射器，使得光源发出的检测光和射出凹面反射镜的出射光能够分开；
2.检测下限低；
采用吸收光谱技术检测通入容器内的气体含量，检测精度高、检测下限低、低能耗、响应时间短；
气体室内的长光程，增加了待测气体对检测光的吸收，进一步降低了检测下限；
3.结构简单、成本低；
设置了第一反射器和第二反射器，结构简单，成本低；
4.多个反射面均为凹面，具有聚焦效果，降低了光束发散角。
附图说明
参照附图，本实用新型的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本实用新型的技术方案，而并非意在对本实用新型的保护范围构成限制。图中：
图1是根据本实用新型实施例的光学吸收池的结构简图。
具体实施方式
图1和以下说明描述了本实用新型的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本实用新型。为了教导本实用新型技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本实用新型的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本实用新型的多个变型。由此，本实用新型并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例1：
图1示意性地给出了本实用新型实施例的光电式气体分析仪的结构简图，如图1所示，所述光电式气体分析仪包括：
光源61，如半导体激光器，所述光源61用于发出能够被待测气体吸收的检测光；光源61是气体分析领域的现有技术，具体结构在此不再赘述；
探测器62，如光电传感器，所述探测器62将被气体吸收后的检测光转换为电信号；探测器62是气体分析领域的现有技术，具体结构在此不再赘述：
气体室，所述气体室采用光学吸收池，所述光学吸收池包括：
容器，所述容器具有进口和出口，适于向容器内通入待测气体；
第一凹面反射镜11，所述第一凹面反射镜11设置在所述容器内；
第二凹面反射镜12，所述第二凹面反射镜12设置在所述容器内，反射面与所述第一凹面反射镜11的反射面相对设置；
第三凹面反射镜13，所述第三凹面反射镜13设置在所述容器内，反射面与所述第一凹面反射镜11的反射面相对设置，且与所述第二凹面反射镜12下上设置，具体地，所述第二凹面反射镜12和第三凹面反射镜13对称地设置在所述第一凹面反射镜11的中轴线的两侧；
所述第一凹面反射镜11的曲率半径R1、焦距f1，所述第二凹面反射镜12 的曲率半径R2、焦距f2，所述第三凹面反射镜13的曲率半径R3、焦距f3满足： R1＝R2＝R3、f1＝f2＝f3；所述第二凹面反射镜12和第三凹面反射镜13的反射面处于同一圆弧上，处于所述第一凹面反射镜11的反射面和所述圆弧间的第一凹面反射镜11的中轴线的长度为2f1；
第一反射器21，如平面反射镜、角锥棱镜或中空回射器，入射光依次在第三凹面反射镜13、第一凹面反射镜11和第二凹面反射镜12上反射，之后被所述第一反射器21反射，再依次在第二凹面反射镜12、第一凹面反射镜11和第三凹面反射镜13上反射，之后出射光射向第二反射器22；
第二反射器22，如具有凹形反射面，所述第二反射器22和第一反射器21 分别处于所述第一凹面反射镜11的两侧。
为了有效地分离开检测光和出射光，进一步地，所述第二反射器具有通孔，适于所述入射光的穿过，同时将所述出射光反射到所述探测器上。
上述光电式气体分析仪的工作方式为：
光源发出的检测光穿过第二反射器，之后依次在第三凹面反射镜、第一凹面反射镜和第二凹面反射镜上反射，反射出第二凹面反射镜的光被所述第一反射器反射，偏转一定角度或平行于原光路方向(具有一定距离)返回到第二凹面反射镜，再依次在第二凹面反射镜、第一凹面反射镜和第三凹面反射镜反射，反射出第三凹面反射镜的出射光被第二反射器反射到探测器；
进入容器内的气体吸收检测光，探测器接收被气体选择性吸收后的光，经分析获得气体的含量。
实施例2：
根据本实用新型实施例1的光电式气体分析仪在工业过程气体分析中的应用例。
在该应用例中，如图1所示，光源61采用可调谐半导体激光器，探测器62 采用光电传感器；较大的第一凹面反射镜11、较小的第二凹面反射镜12和第三凹面反射镜13的反射面镀高反膜，如反射率超过99.9％；第一反射器21采用角锥棱镜，反射光和入射光平行，但具有一定距离；第二反射器22具有凹形反射面和通孔，光源61发出的检测光穿过通孔(或通孔填充透过检测光的材料)，同时，凹形反射面将出射光反射到探测器62。
Claims (10)
1.光学吸收池，所述光学吸收池包括容器，所述容器具有进口和出口；其特征在于：所述光学吸收池进一步包括：
第一凹面反射镜，所述第一凹面反射镜设置在所述容器内；
第二凹面反射镜，所述第二凹面反射镜设置在所述容器内，反射面与所述第一凹面反射镜的反射面相对设置；
第三凹面反射镜，所述第三凹面反射镜设置在所述容器内，反射面与所述第一凹面反射镜的反射面相对设置，且与所述第二凹面反射镜下上设置；
第一反射器，入射光依次在第三凹面反射镜、第一凹面反射镜和第二凹面反射镜上反射，之后被所述第一反射器反射，再依次在第二凹面反射镜、第一凹面反射镜和第三凹面反射镜上反射，之后出射光射向第二反射器；
第二反射器，所述第二反射器和第一反射器分别处于所述第一凹面反射镜的两侧。
2.根据权利要求1所述的光学吸收池，其特征在于：所述第二凹面反射镜和第三凹面反射镜的反射面处于同一圆弧上。
3.根据权利要求2所述的光学吸收池，其特征在于：所述第一凹面反射镜的曲率半径R1、焦距f1，所述第二凹面反射镜的曲率半径R2、焦距f2，所述第三凹面反射镜的曲率半径R3、焦距f3满足：R1＝R2＝R3、f1＝f2＝f3。
4.根据权利要求2所述的光学吸收池，其特征在于：所述第二凹面反射镜和第三凹面反射镜对称地设置在所述第一凹面反射镜的中轴线的两侧。
5.根据权利要求1所述的光学吸收池，其特征在于：所述第二反射器具有通孔，适于所述入射光的穿过。
6.根据权利要求5所述的光学吸收池，其特征在于：所述通孔填充透过所述入射光的材料。
7.根据权利要求1所述的光学吸收池，其特征在于：所述第一反射器是反射镜或角锥棱镜或中空回射器。
8.根据权利要求1所述的光学吸收池，其特征在于：所述第二反射器具有凹形反射面。
9.光电式气体分析仪，所述光电式气体分析仪包括光源、探测器；其特征在于：所述光电式气体分析仪还包括：
气体室，所述气体室采用权利要求1-6任一所述的光学吸收池；所述光源发出的检测光入射到第三凹面反射镜上，所述第三凹面反射镜反射出的出射光被第二反射器反射到所述探测器上。
10.根据权利要求9所述的光电式气体分析仪，其特征在于：所述检测光穿过所述第二反射器。
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| CN201921655857.1U CN211697465U (zh) | 2019-09-30 | 2019-09-30 | 光学吸收池及光电式气体分析仪 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113484266A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-10-08 | 汉威科技集团股份有限公司 | 一种光程倍增器件和光程倍增气体吸收池 |
| CN113567393A (zh) * | 2021-07-29 | 2021-10-29 | 湖南五凌电力科技有限公司 | 一种激光光谱油中溶解气体在线监测*** |
| CN113640249A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-11-12 | 杭州春来科技有限公司 | 基于可调谐激光光谱法的甲醛检测***及其检测方法 |
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