傅里叶红外光谱仪样品仓的光路转向装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及傅里叶红外光谱仪样品仓的光路转向装置，该装置是一个将Ｎｉｃｏｌｅｔ？６７００傅里叶红外光谱仪样品仓中水平光束转向为垂直光束的光路系统，该光路系统设有１个凹透镜和４个平面反射镜，它们通过支架固定在金属折板上；原聚焦光束先通过凹透镜发散，再通过４个４５°放置的平面反射镜进行４次转向，最后进入光谱仪的接收镜；发散后的聚焦点在第三个平面反射镜和第四个平面反射镜中间，材料水平放置在焦点上。本发明专利技术总体透光率在８０％以上，各镜片布局合理，安装方便；凹透镜的支架连接点是滑动的，可以适应不同焦距的凹透镜，节约成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光路转换装置，特别是Nicolet 6700傅里叶红外光谱仪的样品仓光 路转向装置。
技术介绍
现代红外光谱议是以傅立叶变换为基础的仪器，该类仪器不用棱镜或者光栅分 光，而是用干涉仪得到干涉图，采用傅立叶变换将以时间为变量的干涉图变换为以频率为 变量的光谱图。与传统的仪器相比，傅立叶红外光谱仪具有快速、高信噪比和高分辨率等 特点。更重要的是傅立叶变换催生了许多新技术，例如步进扫描、时间分辨和红外成像等， 傅里叶光谱仪可广泛地应用在制药、石油、化工、环保、食品、材料科学、公安、国防等各个领 域。美国尼高力仪器公司是全球最著名的傅立叶变换红外光谱仪专业生产厂商，其产品 Nicolet 6700傅里叶红外光谱仪工作时，材料样品垂直放置在样品仓中，通过样品仓右边 发射出一聚焦的中红外光束穿透材料，再进入左边的红外光接收窗，接收后通过光谱吸收 来分析材料的性质。由于样品仓中光路是水平方向的，要求测试样品必须垂直放置，光谱仪 自带的垂直样品材料支架能够满足一般的固态材料的测试。但是在分析测试流体材料或固 体材料受热熔融后，样品垂直放置时会由于重力作用而向下流动。这时光谱仪将无法对样 品进行变温下的定量分析。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种傅里叶红外光谱仪样品仓的光路转向装 置，该装置能够将Nicolet 6700傅里叶红外光谱仪的样品仓中水平走向的聚焦光束转向 成垂直光束，从而使测试样品可以水平放置，以克服常规样品架的缺点，即不能对流体材料 或固体材料受热熔融过程进行定量分析。 本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是本专利技术采用一个将Nicolet 6700傅里叶红外光谱仪样品仓的水平光束转向为垂直光束的光路系统，该光路系统设有1个凹透镜和4个平面反射镜，它们通过支架固定在金属折板上；原聚焦光束先通过凹透镜发散延长焦距，再通过4个45。放置的平面反射镜进行4次转向，依次是垂直向下，水平向左，垂直向上，水平向左，最后进入光谱仪的接收镜；发散后的聚焦点在第三个平面反射镜和第四个平面反射镜中间，材料水平放置在焦点上。 本专利技术与现有技术相比具有以下的主要优点 本专利技术采取四面镀银反射镜与一面凹透镜的组合方式，总体透光率在80%以上， 在加入镜片后很大程度上减小了由于光能损失引起的误差；平面镜45。放置，便于安装； 镜片之间的位置布局合理，在原始光路下方可利用的80mm垂直空间中仅占据了不到40mm 空间，预留40mm的空间用于安装水平样品架；对于某些需要加热测试的材料，有足够的空 间在样品架上放置加热器；水平样品架是活动的，适应不同厚度的测试材料；凹透镜的支 架连接点是滑动的，可以适应不同焦距的凹透镜，节约成本。附图说明 图1是本专利技术的结构示意图。 图2是图1的主视图。 图3是图1的俯视图。 图4是ZEMAX光路图。 图5是采用本专利技术的光路转换装置进行测试的聚苯乙烯标样(3mil)的FT-IR图。 图6是使用仪器自带的垂直样品架进行测试的聚苯乙烯标样(3mil)的FT-IR图。 图中1.垂直折板；2.连接孔；3.材料支架；4.材料支架滑轨；5.平面反射镜支 架；6.平面反射镜；7.安装孔；8.凹透镜；9.镜座；IO.连接杆；ll.凹透镜底座；12.凹透 镜滑轨；13.中红外光束的中心光线；14.凸透镜；15.凸透镜。具体实施例方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步说明，但不限定本专利技术。 本专利技术提供的傅里叶红外光谱仪样品仓的光路转向装置是一个将Nicolet 6700傅里叶红外光谱仪样品仓的水平光束转向为垂直光束的光路系统，该光路系统由四个平面反射镜、1个凹透镜，通过金属折板上的支架固定而成。该光路系统将水平向左的聚焦红外 光束先通过凹透镜发散延长焦距，再依次通过4个45 °放置的平面反射镜进行4次转向，依 次是垂直向下，水平向左，垂直向上，水平向左，最后进入光谱仪的接收镜。 所述金属折板为垂直折板l，其上面安装的支架有材料支架3、平面反射镜支架5 和凹透镜底座11。具体如图1至图3所示所述垂直折板l，用于安装整体样品支架，材料 为钢材或铝材等金属。在垂直折板1的横向板上设有4个连接孔2，该连接孔通过螺丝将垂 直折板1与光谱仪底板连接。在垂直折板1的竖向板上，通过螺丝连接材料支架3、平面反 射镜支架5和凹透镜底座11。所述横向板的尺寸为长X宽=180mmX84mm ;所述竖向板的 尺寸为长X高=180mmX104mm。 在材料支架滑轨4上装有与之滑动连接的材料支架3，该支架用于水平放置测试 的材料，中间开孔透光。 平面反射镜支架5有四个，它们的折形底板设有安装孔7，该折形底板用螺钉通过 安装孔7与垂直折板1的竖向板相连接；平面反射镜支架5的折形竖板均装有与之粘连的 平面反射镜6，这些平面反射镜能够将通过凹透镜8发散的光束进行光路转向。 在凹透镜滑轨12上安装有与之滑动连接的凹透镜底座ll，该底座通过连接杆10 安装镜座9，并用螺丝固定。镜座9装有凹透镜8。 上述平面反射镜6、凹透镜8的镜片材料选择由于适用的是中红外光谱，波数在 4000-400cm—1之间，凹透镜采用氟化钙材料，对中红外光具有95%以上的透射率；平面反射 镜镀银反射膜，对中红外光的反射率在98%以上。这样经过四个平面镜和一个凹透镜之后， 总的光能损失不超过20%，所带来的误差在可以接受的范围之内。 本专利技术提供的ZEMAX光路如图4所示包含七块镜片，其中，凸透镜14和凸透镜15 是光谱仪自带的2个凸透镜，凹透镜8的材质为氟化钙材料，其它镜片是镀银平面反射镜。 五块镜片的参数以及镜片之间的建议设计距离为凹透镜8的焦距为-lOOmm，厚度2mm，与光谱仪自带凸透镜14的距离为40mm。平面反射镜6-1与凹透镜8的距离为30mm， 与平面反射镜6-2的距离为70mm ;平面反射镜6-2与平面反射镜6-3的距离为60mm ;平面 反射镜6-3与平面反射镜6-4的距离为70mm ;平面反射镜6_4与光谱仪自带凸透镜15的 距离为70mm。四块平面反射镜的直径为30mm，厚度为4mm，倾斜45°放置。 本专利技术光路系统的固定方式如图1所示。由于样品仓尺寸受限，垂直折板1的总 体尺寸范围为长X宽X高=(180mm 200mm) X (80mm 100mm) X (100mm 120mm)，建 议设计尺寸为长X宽X高=180mmX 84mmXI04mm。 从图5与图6的对比图可以看出，加入了本专利技术的光路转向装置之后，吸收曲线的 形状完全一样，二者可完全叠加重合，可以很精确地对水平放置的样品进行测试分析。 下面结合图4简述本专利技术的工作原理。 原始光路由凸透镜14发出，穿透中间放置的材料后进入凸透镜15。具体如下 加入样品仓后，自凸透镜14发出的原聚焦光束先经过凹透镜8发散，焦距延长，再 转向向左的水平光线经过平面反射镜6-1垂直向下转向，垂直向下的光线经过平面反射 镜6-2水平向左转向，向左的水平光线经过平面反射镜6-3垂直向上转向，垂直向上的光线 经过平面反射镜6-4水平向左转向，最后中红外光束的中心光线13全部进入光谱仪的接收 窗凸透镜15。需要测试的材料水平放置在平面反射镜6-3和平面反射镜6-4之间的光线会 聚处。权利要本文档来自技高网...

【技术保护点】
傅里叶红外光谱仪样品仓的光路转向装置，其特征在于该装置是一个将Ｎｉｃｏｌｅｔ６７００傅里叶红外光谱仪样品仓中水平部分转向为垂直光束的光路系统，该光路系统有１个凹透镜（８）和４个平面反射镜，它们通过支架固定在金属折板上；原聚焦光束先通过凹透镜发散，再通过４个４５°放置的平面反射镜进行４次转向，依次是垂直向下，水平向左，垂直向上，水平向左，最后进入光谱仪的接收镜；发散后的聚焦点在第三个平面反射镜和第四个平面反射镜中间，材料水平放置在焦点上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄鹤，刘成国，黎杨，杨名，郭文娟，刘晓宇，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：83[]