可消除干涉效应的激光气体分析仪光路系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种可消除干涉效应的激光气体分析仪光路系统，该光路系统包括沿光路方向依次设置的光源、离轴抛物面凹镜、测量气室、凹面反射聚焦镜、以及光接收器，所述光源发出的发散光线经过离轴抛物面凹镜反射后产生准直的平行光线，所述平行光线穿过测量气室后经过凹面反射聚焦镜反射后汇聚于光接收器，所述光接收器位于平行光线经过凹面反射聚焦镜反射后的焦点处。本实用新型专利技术通过采用离轴抛物面凹镜、凹面反射聚焦镜分别替代传统的透镜来调整光路方向，汇聚能量后，干涉现象可以明显消除，提高激光气体分析的精度和稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及激光气体分析仪，具体地指一种可消除干涉效应的激光气体分析仪光路系统。
技术介绍
每种物质都有自己独特的吸收光谱。吸收光谱内容包含吸收幅度、中心波长和光谱宽度。根据需要检测的物质种类，可以选择中心波长的光穿透测量物质，用光谱吸收幅度来实现无损检测混合物质的定量检测。这种检测方法可以达到百万分之一(ppm)的检测精度，且不易受到其他混合物质的干扰。使用光谱分析物质含量时，需要精密的光路设计。光学器件的色散、干涉、半反射等现象会严重影响光的路径和特性。在激光气体分析仪中，光学镜片的干涉现象是影响仪器性能的主要因素之一。干涉现象主要是由透镜产生的，透镜的两个介质面会同时透射一束光，反射同一束光。这两束光频率相同，但是相位不同，因此会产生干涉现象。传统的设计中，为了保证光路的方向和能量的汇聚，都是使用多个透镜组合来实现。透镜数量越多，产生的干涉就越严重。干涉现象发生后，光接收器上会产生不稳定且强弱不断变化的能量，而且变化对光学器件的微弱的热胀冷缩变形非常敏感，造成激光气体分析仪的零点漂移和示值抖动，仪器性能下降明显，影响测量精度。
技术实现思路
本技术的目的就是要提供一种可消除干涉效应的激光气体分析仪光路系统，该光路系统通过采用离轴抛物面凹镜、凹面反射聚焦镜分别替代传统的透镜来调整光路方向，汇聚能量后，干涉现象可以明显消除，提高激光气体分析的精度和稳定性。为实现上述目的，本技术所设计的可消除干涉效应的激光气体分析仪光路系统，包括沿光路方向依次设置的光源、离轴抛物面凹镜、测量气室、凹面反射聚焦镜、以及光接收器，所述光源发出的发散光线经过离轴抛物面凹镜反射后产生准直的平行光线，所述平行光线穿过测量气室后经过凹面反射聚焦镜反射后汇聚于光接收器，所述光接收器位于平行光线经过凹面反射聚焦镜反射后的焦点处。进一步地，所述光源为激光光源。这是因为激光光源单色性好，激光的颜色很纯，其单色性比普通光源的光高10倍以上，是一种优良的相干光源。进一步地，所述离轴抛物面凹镜的工作凹面覆盖有保护层。优选地，所述保护层为银膜层。这样，抛物凹面经过金刚石切削处理，镀有一层银膜的保护层，可以在400nm～20μm波长范围内提供>95％的平均反射率。再进一步地，所述凹面反射聚焦镜是可调其中心点的切线与水平面的夹角α的聚焦镜。优选地，所述凹面反射聚焦镜中心点的切线与水平面的夹角α为45～90°。这样，可以通过调整夹角α使得光接收器位于平行光线经过凹面反射聚焦镜反射后的焦点处。更进一步地，所述光接收器为光电二极管。这样，光的变化引起光电二极管电流变化，可以把光信号转换成电信号。与现有技术相比，本技术具有如下优点：其一，本技术通过采用离轴抛物面凹镜、凹面反射聚焦镜分别替代传统的透镜来调整光路方向，由于反射镜由于只存在一个介质面，不会产生干涉现象，汇聚能量后，干涉现象可以明显消除，提高激光气体分析的精度和稳定性。其二，本技术的离轴抛物面凹镜的凹面覆盖有保护层，可以在400nm～20μm波长范围内提供>95％的平均反射率。其三，本技术的结构简单、改造成本低、实用性强。附图说明图1为一种可消除干涉效应的激光气体分析仪光路系统的结构示意图；其中：光源1、离轴抛物面凹镜2、测量气室3、凹面反射聚焦镜4、光接收器5。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步的详细说明。图中所示的一种可消除干涉效应的激光气体分析仪光路系统，包括沿光路方向依次设置的光源1、离轴抛物面凹镜2、测量气室3、凹面反射聚焦镜4、以及光接收器5，光源1发出的发散光线经过离轴抛物面凹镜2反射后产生准直的平行光线，平行光线穿过测量气室3后经过凹面反射聚焦镜4反射后汇聚于光接收器5，光接收器5位于平行光线经过凹面反射聚焦镜4反射后的焦点处。优选地，光接收器5为光电二极管，这样，光的变化引起光电二极管电流变化，可以把光信号转换成电信号。光源1为激光光源，这是因为激光光源单色性好，激光的颜色很纯，其单色性比普通光源的光高10倍以上，是一种优良的相干光源。上述技术方案中，离轴抛物面凹镜2的工作凹面覆盖有保护层，优选地，保护层为银膜层。离轴抛物面凹镜2是第一表面反射镜，其反射表面是组成原始抛物面反射镜的一部分，每个反射表面都具有原始抛物面无色差地聚焦准直光束或准直宽带点光源的能力。它的离轴设计能够在空间上将焦点从光路中分离出来，其全反射设计消除了透射光学元件引入的干涉效应。此外，抛物凹面经过金刚石切削处理，镀有一层有银膜的保护层，可以在400nm～20μm波长范围内提供>95％的平均反射率。上述技术方案中，凹面反射聚焦镜4是可调其中心点的切线与水平面的夹角α的聚焦镜，优选地，凹面反射聚焦镜4中心点的切线与水平面的夹角α为45～90°。这样，可以通过调整夹角α使得光接收器5位于平行光线经过凹面反射聚焦镜4反射后的焦点处。以上所述，仅为本技术的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本技术所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可消除干涉效应的激光气体分析仪光路系统，其特征在于：包括沿光路方向依次设置的光源(1)、离轴抛物面凹镜(2)、测量气室(3)、凹面反射聚焦镜(4)、以及光接收器(5)，所述光源(1)发出的发散光线经过离轴抛物面凹镜(2)反射后产生准直的平行光线，所述平行光线穿过测量气室(3)后经过凹面反射聚焦镜(4)反射后汇聚于光接收器(5)，所述光接收器(5)位于平行光线经过凹面反射聚焦镜(4)反射后的焦点处。

【技术特征摘要】
1.一种可消除干涉效应的激光气体分析仪光路系统，其特征在于：包括沿光路方向依次设置的光源(1)、离轴抛物面凹镜(2)、测量气室(3)、凹面反射聚焦镜(4)、以及光接收器(5)，所述光源(1)发出的发散光线经过离轴抛物面凹镜(2)反射后产生准直的平行光线，所述平行光线穿过测量气室(3)后经过凹面反射聚焦镜(4)反射后汇聚于光接收器(5)，所述光接收器(5)位于平行光线经过凹面反射聚焦镜(4)反射后的焦点处。2.根据权利要求1所述的可消除干涉效应的激光气体分析仪光路系统，其特征在于：所述光源(1)为激光光源。3.根据权利要求1或2所述的可消除干涉效应的激光气体分析仪光...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡磊，刘飞，蒋泰毅，
申请(专利权)人：武汉晟诺仪器科技有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42