一种可调谐中红外微型单色仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种可调谐中红外微型单色仪。该微型单色仪包括上反射镜，下反射镜和高度调节器，上反射镜和下反射镜的表面附着有高反射层，所述高反射层为低折射材料层和高折射材料层交叠组成。该微型单色仪的上反射镜与下反射镜之间形成F

【技术实现步骤摘要】
一种可调谐中红外微型单色仪


[0001]本技术涉及探测传感器领域，特别涉及一种可调谐中红外微型单色仪。

技术介绍

[0002]近年来，随着“碳达峰、碳中和”理念的提出，我国对环境保护，化工污染减排的要求达到了新的高度，在这一宏观趋势下，红外光谱气体探测技术也迎来了应用浪潮，我国近年出台或修缮的政策文件及标准也从环境保护、石油化工、安全运输等方面对气体减排和气体探测提出了新要求，凭借红外光谱气体探测技术独特的功能特性，将红外光谱气体探测技术的市场逐渐推广到新的应用领域。
[0003]传统的红外光谱探测器多采用傅里叶式结构，内部具备光栅等大量的精细结构，对于环境的要求相对严格。一旦不具备温度、湿度以及震动等外部条件，则会很大程度上影响其工作的性能以及准确度。而且随着分析、计测仪器小型化、便携化、民用化的改变，对成就这些仪器的探测器等元器件来说，体积的缩小也是一大趋势，微型化探测元件的研究重要的意义。
[0004]现阶段的可调谐滤波探测器由于腔体偏大、高度不可调和反射层结构单一，只可探测一种或几种气体，只能针对不同场合采用特定的红外光谱探测器，且部分红外光谱探测器在使用前需要采用标准气体进行校准，对于组分相近的气体也无法进行准确的区分和定量分析气体的浓度，因此局限性较大，在石油、化工等领域的应用收到了限制。

技术实现思路

[0005]针对现有技术问题，本技术的第一个目的在于提供一种可调谐中红外微型单色仪。该单色仪结构简单，体积轻便，整体耐用度和环境适用度均优于传统的红外探测器，且上、下反射镜的距离可调节，可广泛应用于紫外至远红外的各波段检测，进一步拓展了该单色仪的适用场景。
[0006]为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种可调谐中红外微型单色仪，包括：上反射镜，下反射镜和高度调节器；所述高度调节器夹在上反射镜和下反射镜之间；所述上反射镜和下反射镜的表面附着有高反射层，所述高反射层由3～5层低折射率材料层和2～4层高折射率材料层交叠组成。
[0007]本技术所提供的微型单色仪基于各组件与结构间的协同作用，在大幅提高单色仪检测范围的同时还缩小了单色仪的体积。基于高度调节器，使得该单色仪可广泛应用于紫外和远红外的各波段检测，拓展了改单色仪的适用场景；进一步的，上下镜面铺设高损伤阈值高反射率膜层，不仅提高了单色仪的实用寿命，还能应对温度和湿度等环境变化的影响，有效解决了传统单色仪对环境要求严格的技术问题。
[0008]作为一项优选的方案，所述上反射镜为圆柱体，直径为17～25mm，高度为4～8mm。上反射镜与下反射镜之间可形成F
‑
P腔体，基于这一特点，可实现探测光的筛选与扫描。且由于这一结构的存在，使得该微型单色仪可配合单一的光探测器进行测试，极大地缩小了
红外光谱探测器的体积。
[0009]作为一项优选的方案，所述下反射镜由圆柱体A和圆柱体B同心叠加组成。
[0010]作为一项优选的方案，所述圆柱体A的直径为17～25mm，高度为4～8mm。
[0011]作为一项优选的方案，所述圆柱体B的直径为9～16mm，高度为2.5～6mm。
[0012]作为一项优选的方案，所述高度调节器由电介质组成，所述电介质的个数≥2，所述电介质为钛酸钡陶瓷、钛酸铅陶瓷、锆钛酸铅陶瓷、铌酸盐系陶瓷中的至少一种。
[0013]作为一项优选的方案，所述高度调节器为空心圆柱体，厚度为3～10mm，内径为9～16mm，外圈直径17～25mm。
[0014]作为一项优选的方案，所述高度调节器内径大于下反射镜的圆柱体A的直径。
[0015]作为一项优选的方案，所述高度调节器不接触下反射镜的圆柱体A。
[0016]本技术所提供的高度调节器可实现上、下反射镜面距离的连续化调节，调谐滤波，通过高度调节器的调整，该微型单色仪也可以被应用于紫外至远红外的各个波段，后续仅需要更改微型单色仪后的光探测器，即可更改红外光谱探测器的探测范围。
[0017]本技术所提供的高度调节器的工作原理为：
[0018]对压电材料施加一定的电压之后，材料会随着驱动电压的升高而膨胀伸长，当电压下降的时候，压电材料会回缩，从而实现F
‑
P腔腔距的调节。实质上是电能转化为机械能的过程，变化位移ΔL的计算公式：
[0019]ΔL＝dt
·
V。其中，dt为压电常数，单位是m/V；V为电压，单位为伏特；ΔL为腔距变化量，单位为m。
[0020]作为一项优选的方案，所述高反射膜厚度为1.3～14μm。
[0021]作为一项优选的方案，所述所述低折射率材料层的折射率为1.2～3.2。
[0022]作为一项优选的方案，所述高折射率材料层的折射率为2.1～4.3。
[0023]作为一项优选的方案，所述高折射率材料层的折射率大于低折射率材料层的折射率。
[0024]作为一项优选的方案，所述高反射膜为红外高反膜，在红外波段的反射率≥98％。
[0025]本专利技术所提供的微型单色仪整体的尺寸为直径17～25mm,高11～26mm的圆柱形。在实际操作中，F
‑
P腔的精细度F影响着对气体探测的测量精度，端面平整度高，条纹细锐，表示精细度越高，波长锁定性能越好。F
‑
P腔精细度F包括反射率精细度F
r
，平整度精细度F
s
和平行度精细度F
p
。其关系为：
[0026][0027]其中，反射率精细度F
r
与腔镜的反射率R有关，反射率越高，反射率精细度越高：
[0028][0029]通常情况下，可以忽略平行度精细度和空气对光的吸收，平整度精细度要求控制在使用波长的1/50以内，则
[0030][0031]本技术所提供的中红外微型单色仪，由两面平行安置的高反射镜组成，使用压电陶瓷进行干涉长度的调整，结构简单，其整体的耐用度和环境适用度要优于传统的红
外光谱探测器。即使在更大范围的环境变化中也够承受且正常工作，其校准过程可以直接通过压电陶瓷的电压完成，因此环境适用性更强。
[0032]相对于现有技术，本技术的有益技术效果为：
[0033]1)本技术所提供的红外微型单色仪，由两面平行安置的高反射镜组成，使用压电陶瓷进行干涉长度的调整，结构简单，其整体的耐用度和环境适用度要优于传统的红外光谱探测器。其校准过程可以直接通过高度调节器完成，因此环境适用性更强。
[0034]2)本技术所提供的红外微型单色仪，由上、下反射镜形成F
‑
P腔，可实现探测光的筛选与扫描，且由于这一结构的存在，使得该微型单色仪可配合单一的光探测器进行测试，极大地缩小了红外光谱探测器的体积。
[0035]3)本技术所提供的技术方案中，可通过高度调节器调节上、下反射镜的距离，改变所述单色仪长度，调谐滤波，进而实现该微型单色仪从本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可调谐中红外微型单色仪，其特征在于，包括：上反射镜，下反射镜和高度调节器；所述高度调节器夹在上反射镜和下反射镜之间；所述上反射镜和下反射镜的表面附着有高反射层，所述高反射层由3～5层低折射率材料层和2～4层高折射率材料层交叠组成。2.根据权利要求1所述的一种可调谐中红外微型单色仪，其特征在于：所述上反射镜为圆柱体，直径为17～25mm，高度为4～8mm。3.根据权利要求1所述的一种可调谐中红外微型单色仪，其特征在于：所述下反射镜由圆柱体A和圆柱体B同心叠加组成；所述圆柱体A的直径为17～25mm，高度为4～8mm；所述圆柱体B的直径为9～16mm，高度为2.5～6mm。4.根据权利要求1所述的一种可调谐中红外微型单色仪，其特征在于：所述高度调节器由电介质组成，所述电介质的个数≥2。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：范鹏，姜海，熊锋，刘俞含，
申请(专利权)人：湖南麓星光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：