一种用于光声光谱检测的多次反射一体式光声池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于光声光谱检测的多次反射一体式光声池，包括池体、开孔平凹反射镜、平凹反射镜和传声器，所述池体两端分别设有第一光学窗口和第二光学窗口，所述第一光学窗口与开孔平凹反射镜紧密接触，所述第二光学窗口与平凹反射镜紧密接触，所述开孔平凹反射镜与平凹反射镜之间设有谐振腔，所述谐振腔上设有传声器；所述开孔平凹反射镜上设有激光入射孔。其优点在于，将传统的共振式光声池的光程量大幅增加，增强光声信号强度，提升气体检测灵敏度，而且该实用新型专利技术具有结构简单、使用便利和实用性强等特点。使用便利和实用性强等特点。使用便利和实用性强等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于光声光谱检测的多次反射一体式光声池


[0001]本技术属于痕量气体检测领域，具体涉及一种用于光声光谱检测的多次反射一体式光声池。

技术介绍

[0002]光声光谱基于物质的光声效应理论，直接测量气体分子无辐射跃迁产生声波信号，根据信号强度得到气体浓度。光声光谱无需对剩余的激光进行探测，可以完全避免光背景的干扰，在痕量气体检测中具有天然的高灵敏度优势，且摆脱了不同波段对光电探测器的依赖，兼具动态范围大、结构简单、系统体积小等特点，已经广泛应用于环境监测、工业生产和电力防护等多种领域。
[0003]光声池作为光声光谱系统的核心器件，气体吸收产生的声波信号在其内部传播和形成一定的放大作用，直接影响着检测灵敏度的高低。当前光声光谱系统中常选用共振式光声池，声波在共振式光声池中会形成驻波，实现光声信号的共振放大，有利于提高检测灵敏度。然而，在生物检测和临床医学等需要超高灵敏度的领域，传统的光声池无法满足要求，其结构还需要进一步改进，增强痕量气体的光声信号强度和检测灵敏度。

技术实现思路

[0004]基于上述问题，本申请提供一种用于光声光谱检测的多次反射一体式光声池，在传统的共振型光声池结构基础之上，采用平凹反射镜形成多次反射的光路，大幅增加光程量，增强光声信号强度，实现气体检测灵敏度的提升，而且该技术具有结构简单、使用便利和实用性强等特点。
[0005]为了实现上述目的，本技术采用如下的技术方案，
[0006]一种用于光声光谱检测的多次反射一体式光声池，包括池体、开孔平凹反射镜、平凹反射镜和传声器，所述池体两端分别设有第一光学窗口和第二光学窗口，所述第一光学窗口与开孔平凹反射镜紧密接触，所述第二光学窗口与平凹反射镜紧密接触，所述开孔平凹反射镜与平凹反射镜之间设有谐振腔，所述谐振腔上设有传声器；所述开孔平凹反射镜上设有激光入射孔。
[0007]进一步优选的，所述谐振腔两端分别设有第一缓冲腔和第二缓冲腔，所述第一光学窗口和第二光学窗口分别连通第一缓冲腔和第二缓冲腔；所述第一缓冲腔和第二缓冲腔上均设有通气孔。
[0008]进一步优选的，所述开孔平凹反射镜安装在第一光学窗口中心位置，反射凹面朝向第一缓冲腔；所述激光入射孔位于开孔平凹反射镜边缘处，采用正方形结构。
[0009]进一步优选的，所述平凹反射镜安装在第二光学窗口中心位置，其反射凹面朝向第二缓冲腔；所述传声器安装在池体上的传声器插槽内，所述传声器插槽位于谐振腔的中间位置。
[0010]进一步优选的，所述第一缓冲腔和第二缓冲腔的直径大于30 mm，谐振腔的直径不
大于10 mm。
[0011]进一步优选的，所述开孔平凹反射镜与平凹反射镜之间的距离为200 mm，其焦距均为50 mm。
[0012]进一步优选的，第一缓冲腔上的通气孔为进气口，第二缓冲腔上的通气孔为出气口，所述进气口、出气口均采用L型结构。
[0013]与现有技术相比，本技术采用多次反射的一体式结构，将传统的共振式光声池的光程量大幅增加，增强光声信号强度，提升气体检测灵敏度，而且该技术具有结构简单、使用便利和实用性强等特点。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。
[0015]图1是本技术结构示意图。
[0016]图2是本技术实施例的多次反射光路剖面图。
[0017]图3是本技术实施例的开孔平凹反射镜光斑图。
[0018]图4是本技术实施例的平凹反射镜光斑图。
[0019]图中所示：1、池体；2、开孔平凹反射镜；3、平凹反射镜；4、传声器；5、第一光学窗口；6、第一缓冲腔；7、谐振腔；8、第二缓冲腔；9、第二光学窗口；10、进气口；11、出气口；12、传声器插槽；13、激光入射孔。
具体实施方式
[0020]为了使本技术的内容、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本技术的具体实施方式作详细说明。
[0021]如图1所示，本技术所述的一种用于光声光谱检测的多次反射一体式光声池，包括池体1、开孔平凹反射镜2、平凹反射镜3和传声器4；所述池体1内自左至右依次设有相连通的第一光学窗口5、第一缓冲腔6、谐振腔7、第二缓冲腔8、第二光学窗口9；所述谐振腔7采用圆柱形结构，沿池体1中心轴线横向贯穿，在谐振腔7两端设有圆柱状的第一缓冲腔6和第二缓冲腔8，在谐振腔7中间位置沿纵向在池体1顶端设有传声器插槽12；所述第一光学窗口5和第二光学窗口9对称设置在池体1两端，分别连通第一缓冲腔6和第二缓冲腔8；所述第一缓冲腔6设有通入气体的进气口10；所述第二缓冲腔8设有排出气体的出气口11；所述开孔平凹反射镜2在其边缘处开有激光入射孔13，并安装在第一光学窗口5中心位置，其反射凹面朝向第一缓冲腔6；所述平凹反射镜3安装在第二光学窗口9中心位置，其反射凹面朝向第二缓冲腔8；所述传声器4安装在池体上的传声器插槽12内。
[0022]待测气体通过L型结构的进气口10进入池体1内部，充满光声池后由L型结构的出气口11排至外部，经过调制的激光由开孔平凹反射镜2上的激光入射孔13发射到池体1内部，依次穿过第一缓冲腔6、谐振腔7、第二缓冲腔8，到达平凹反射镜3的反射凹面上，其中第一缓冲腔6和第二缓冲腔8的直径优选32 mm，谐振腔7的直径优选8 mm，开孔平凹反射镜2与平凹反射镜3之间的距离优选200 mm，两者焦距均优选50mm，激光在平凹反射镜3反射和开孔平凹反射镜2之间多次反射，多次反射光路剖面图如图2所示，最终在开孔平凹反射镜2和
平凹反射镜3上的光斑分别如图3和图4所示，待测气体吸收光能后无辐射产生的声压信号经多次反射得到大幅增强，由安装在传声器插槽12内的传声器4探测，最终实现高灵敏度的痕量气体检测。
[0023]以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于光声光谱检测的多次反射一体式光声池，其特征在于，包括池体、开孔平凹反射镜、平凹反射镜和传声器，所述池体两端分别设有第一光学窗口和第二光学窗口，所述第一光学窗口与开孔平凹反射镜紧密接触，所述第二光学窗口与平凹反射镜紧密接触，所述开孔平凹反射镜与平凹反射镜之间设有谐振腔，所述谐振腔上设有传声器；所述开孔平凹反射镜上设有激光入射孔。2.根据权利要求1所述的一种用于光声光谱检测的多次反射一体式光声池，其特征在于，所述谐振腔两端分别设有第一缓冲腔和第二缓冲腔，所述第一光学窗口和第二光学窗口分别连通第一缓冲腔和第二缓冲腔；所述第一缓冲腔和第二缓冲腔上均设有通气孔。3.根据权利要求1所述的一种用于光声光谱检测的多次反射一体式光声池，其特征在于，所述开孔平凹反射镜安装在第一光学窗口中心位置，反射凹面朝向第一缓冲腔；所述激光入射孔位于开孔平凹反射...

【专利技术属性】
技术研发人员：信丰鑫，王勇，李潮，周敏娟，刘民哲，
申请(专利权)人：山东省科学院激光研究所，
类型：新型
国别省市：