一种应用于光腔结构的高反射镜筛选方法技术

一种应用于光腔结构的高反射镜筛选方法，该方法特点是：1)、根据所述待定浓度的大气分子的光吸收截面特征，选择合适的高反射镜，使高反射镜的反射曲线高值端所在波长范围尽量与所述光源发射光谱的中心峰值波长、以及待定浓度的大气分子的最大光吸收截面所在波长范围重叠；2)、在满足上述步骤1)的情况下，假设高反射镜的反射率峰值位于波长λmax，反射率峰值为Rmax，在所述波长λmax处的透光率为T，则在最终选择高反射镜时，需要最大化

【技术实现步骤摘要】
一种应用于光腔结构的高反射镜筛选方法
本申请涉及环境监测
，尤其涉及一种应用于光腔结构的高反射镜筛选方法。
技术介绍
伴随着社会、经济的不断发展，大气污染在世界大部分地区，尤其是在发展中国家地区越来越引起人们的重视。为了检测大气污染的严重程度，通常需要利用检测仪器对大气分子(如气体分子NO2、HCHO、CHOCHO、N2O5、NO3、HONO、气溶胶等)的浓度进行检测。在现有技术中，在利用检测仪器检测大气分子的浓度之前，通常需要先用已知浓度的标准气体来标定检测仪器的灵敏系数(sensitivitycoefficient)，而用已知浓度的标准气体来标定检测仪器的灵敏系数会给检测添加额外的复杂度和步骤；此外，标准气体的购买、运输等可能较为昂贵、繁琐，甚至有时难以获得的标准气体(如N2O5和NO3)，从而加剧检测难度；此外，现有的检测仪器对于超低浓度的大气分子的检测效果不理想。
技术实现思路
本申请实施例公开的一种应用于光腔结构的高反射镜筛选方法，结合该方法筛选出的高反射镜的光腔结构不仅能够有效、便捷地检测大气分子(如NO2、HCHO、CHOCHO、N2O5、NO3、HONO等)的浓度，而且能够有效地检测超低浓度的大气分子浓度。本申请实施例第一方面公开一种应用于光腔结构的高反射镜筛选方法，所述光腔结构包括：腔体管，所述腔体管的左端设有第一高反射镜，所述腔体管的右端设有第二高反射镜；所述第一高反射镜的镜面和所述第二高反射镜的镜面实现准直；所述第一高反射镜的外侧设有第一凸透镜，所述第二高反射镜的外侧设有第二凸透镜；第一光纤的第一端用于连接光源的发射口，所述第一光纤的第二端被放置在所述第一凸透镜的外侧焦点上；第二光纤的第一端用于连接光谱仪，所述第二光纤的第二端被放置在所述第二凸透镜的外侧焦点上；在所述腔体管内充满含有待定浓度的大气分子的气体时，所述第一凸透镜对所述第一光纤导出的光线准直后射入所述腔体管，以使光线在两面高反射镜之间来回反射多次后离开所述腔体管并经由所述第二凸透镜聚焦到所述第二光纤上，再经由所述第二光纤导入所述光谱仪；其中，所述高反射镜筛选方法，包括以下步骤：1)、根据所述待定浓度的大气分子的光吸收截面特征，选择合适的高反射镜，使高反射镜的反射曲线高值端所在波长范围尽量与所述光源发射光谱的中心峰值波长、以及待定浓度的大气分子的最大光吸收截面所在波长范围重叠；2)、在满足上述步骤1)的情况下，假设高反射镜的反射率峰值位于波长λmax，反射率峰值为Rmax，在所述波长λmax处的透光率为T，则在最终选择高反射镜时，需要最大化的值才能达到最好的灵敏度及信噪比。基于本申请实施例第一方面，在本申请实施例第一方面的第一种实施方式中，所述方法还包括：设置第一光学运动座，所述第一光学运动座设置在所述腔体管的左端，并且所述第一高反射镜固定在所述第一光学运动座上；所述第一光学运动座上设有用于调节所述第一高反射镜的倾斜角度，以使所述第一高反射镜的镜面与所述第二高反射镜的镜面实现准直的调节螺丝。基于本申请实施例第一方面的第一种实施方式，在本申请实施例第一方面的第二种实施方式中，所述方法还包括：设置第二光学运动座，所述第二光学运动座设置在所述第一光学运动座的外侧，并且所述第一凸透镜固定在所述第二光学运动座上；所述第二光学运动座上设有用于调节所述第一凸透镜相对于所述第一高反射镜的倾斜角度，以使所述第一凸透镜和所述第一高反射镜两者之间实现准直的调节螺丝。基于本申请实施例第一方面的第二种实施方式，在本申请实施例第一方面的第三种实施方式中：所述第一光纤的第二端设置在所述第二光学运动座上，并且所述第二光学运动座上还设有用于水平调节所述第一光纤的第二端与所述第一凸透镜之间的距离，以使所述第一光纤的第二端被放置在所述第一凸透镜的外侧焦点上的光纤调节旋钮。基于本申请实施例第一方面的第一种实施方式，或本申请实施例第一方面的第二种实施方式，或本申请实施例第一方面的第三种实施方式，在本申请实施例第一方面的第四种实施方式中，所述方法还包括：设置第二光学运动座，所述第二光学运动座设置在所述第一光学运动座的外侧，并且所述第一凸透镜固定在所述第二光学运动座上；所述第二光学运动座上设有用于调节所述第一凸透镜相对于所述第一高反射镜的倾斜角度，以使所述第一凸透镜和所述第一高反射镜两者之间实现准直的调节螺丝。基于本申请实施例第一方面的第四种实施方式，在本申请实施例第一方面的第五种实施方式，所述方法还包括：设置第四光学运动座，所述第四光学运动座设置在所述第三光学运动座的外侧，并且所述第二凸透镜固定在所述第四光学运动座上；所述第四光学运动座上设有用于调节所述第二凸透镜相对于所述第二高反射镜的倾斜角度，以使所述第二凸透镜和所述第二高反射镜两者之间实现准直的调节螺丝。基于本申请实施例第一方面的第五种实施方式，在本申请实施例第一方面的第六种实施方式中：所述第二光纤的第二端设置在所述第四光学运动座上，并且所述第四光学运动座上还设有用于水平调节所述第二光纤的第二端与所述第二凸透镜之间的距离，以使所述第二光纤的第二端被放置在所述第二凸透镜的外侧焦点上的光纤调节旋钮。基于本申请实施例第一方面的第六种实施方式，在本申请实施例第一方面的第七种实施方式中，所述方法还包括：从所述第一光学运动座到所述腔体管的左端之间依次设置第一波纹管和第一镜座及腔体支架；所述第一镜座及腔体支架上设有用于向所述腔体管抽入气体的进气管。基于本申请实施例第一方面的第七种实施方式，在本申请实施例第一方面的第八种实施方式中，所述方法还包括：从所述第三光学运动座到所述腔体管的右端之间依次设置第二波纹管和第二镜座及腔体支架；所述第二镜座及腔体支架上设有用于供所述腔体管输出气体的出气管。基于本申请实施例第一方面的第八种实施方式，在本申请实施例第一方面的第九种实施方式中，所述方法还包括：在所述第一镜座及腔体支架上进一步设置用于输入吹扫气以阻断所述腔体管内的气体与所述第一高反射镜的镜面直接接触的第一吹扫气进气管；在所述第二镜座及腔体支架上进一步设置用于输入吹扫气以阻断所述腔体管内的气体与所述第二高反射镜的镜面直接接触的第二吹扫气进气管；其中，所述吹扫气包括纯氮气。从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：本申请实施例中，在结合所述高反射镜筛选方法筛选出的高反射镜的光腔结构中，当所述腔体管内充满含有待定浓度的大气分子的气体时，所述第一凸透镜可以对所述第一光纤导出的光线准直后射入所述腔体管，以使光线在两面高反射镜之间来回反射多次后离开所述腔体管并经由所述第二凸透镜聚焦到所述第二光纤上，再经由所述第二光纤导入所述光谱仪进行光吸收测量。本申请实施例可以通过直接测量大气分子(如NO2、HCHO、CHOCHO、N2O5、NO3、HONO等)的光吸收来测定大气分子的浓度，所以不需要用已知浓度的标准气体来标定检测仪器的灵敏系数，从而可以有效、便捷地检测大气分子(如NO2、HCHO、CHOCHO、N2O5、HONO等)的浓度及大气颗粒物的消光；此外，本申请实施例中，光线在两面高反射镜之间来回反射，可以显著增加吸收光程，增加的倍数为1/(1-R)，其中R为高反射镜的镜面反射率，假设R为0.9999，且两面高反射镜之间的距离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于光腔结构的高反射镜筛选方法，其特征在于，所述光腔结构包括：腔体管，所述腔体管的左端设有第一高反射镜，所述腔体管的右端设有第二高反射镜；所述第一高反射镜的镜面和所述第二高反射镜的镜面实现准直；所述第一高反射镜的外侧设有第一凸透镜，所述第二高反射镜的外侧设有第二凸透镜；第一光纤的第一端用于连接光源的发射口，所述第一光纤的第二端被放置在所述第一凸透镜的外侧焦点上；第二光纤的第一端用于连接光谱仪，所述第二光纤的第二端被放置在所述第二凸透镜的外侧焦点上；在所述腔体管内充满含有待定浓度的大气分子的气体时，所述第一凸透镜对所述第一光纤导出的光线准直后射入所述腔体管，以使光线在两面高反射镜之间来回反射多次后离开所述腔体管并经由所述第二凸透镜聚焦到所述第二光纤上，再经由所述第二光纤导入所述光谱仪；其中，所述高反射镜筛选方法，包括以下步骤：1)、根据所述待定浓度的大气分子的光吸收截面特征，选择合适的高反射镜，使高反射镜的反射曲线高值端所在波长范围尽量与所述光源发射光谱的中心峰值波长、以及待定浓度的大气分子的最大光吸收截面所在波长范围重叠；2)、在满足上述步骤1)的情况下，假设高反射镜的反射率峰值位于波长λmax，反射率峰值为Rmax，在所述波长λmax处的透光率为T，则在最终选择高反射镜时，需要最大化...

【技术特征摘要】
1.一种应用于光腔结构的高反射镜筛选方法，其特征在于，所述光腔结构包括：腔体管，所述腔体管的左端设有第一高反射镜，所述腔体管的右端设有第二高反射镜；所述第一高反射镜的镜面和所述第二高反射镜的镜面实现准直；所述第一高反射镜的外侧设有第一凸透镜，所述第二高反射镜的外侧设有第二凸透镜；第一光纤的第一端用于连接光源的发射口，所述第一光纤的第二端被放置在所述第一凸透镜的外侧焦点上；第二光纤的第一端用于连接光谱仪，所述第二光纤的第二端被放置在所述第二凸透镜的外侧焦点上；在所述腔体管内充满含有待定浓度的大气分子的气体时，所述第一凸透镜对所述第一光纤导出的光线准直后射入所述腔体管，以使光线在两面高反射镜之间来回反射多次后离开所述腔体管并经由所述第二凸透镜聚焦到所述第二光纤上，再经由所述第二光纤导入所述光谱仪；其中，所述高反射镜筛选方法，包括以下步骤：1)、根据所述待定浓度的大气分子的光吸收截面特征，选择合适的高反射镜，使高反射镜的反射曲线高值端所在波长范围尽量与所述光源发射光谱的中心峰值波长、以及待定浓度的大气分子的最大光吸收截面所在波长范围重叠；2)、在满足上述步骤1)的情况下，假设高反射镜的反射率峰值位于波长λmax，反射率峰值为Rmax，在所述波长λmax处的透光率为T，则在最终选择高反射镜时，需要最大化的值才能达到最好的灵敏度及信噪比。2.根据权利要求1所述的高反射镜筛选方法，其特征在于，所述方法还包括：设置第一光学运动座，所述第一光学运动座设置在所述腔体管的左端，并且所述第一高反射镜固定在所述第一光学运动座上；所述第一光学运动座上设有用于调节所述第一高反射镜的倾斜角度，以使所述第一高反射镜的镜面与所述第二高反射镜的镜面实现准直的调节螺丝。3.根据权利要求2所述的高反射镜筛选方法，其特征在于，还包括：设置第二光学运动座，所述第二光学运动座设置在所述第一光学运动座的外侧，并且所述第一凸透镜固定在所述第二光学运动座上；所述第二光学运动座上设有用于调节所述第一凸透镜相对于所述第一高反射镜的倾斜角度，以使所述第一凸透镜和所述第一高反射镜两者之间实现准直的调节螺丝。4.根据权利要求3所述的高反射镜筛选方法，其特征在于：所述第一光纤的第二端设置在所述第二光学...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳彬，王玉政，
申请(专利权)人：深圳市卡普瑞环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44