專利名稱：小型差分吸收光譜教學演示儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及大氣污染測量與分析教學領域，確切地說是一種小型差分吸收光譜教學演示儀。
如果將實際用于大氣監(jiān)測的差分吸收光譜儀結構用于實驗教學中，有如下缺點
1、使用的光源為氙燈，不但價格高。而且需要高壓電源，這種燈還釋放臭氧(O3)氣體。
2、望遠鏡系統(tǒng)采用的是同軸牛頓式望遠鏡結構，光束傳輸為全反射式，射出的光斑為環(huán)狀，中心暗，在實驗室有限的光程距離條件下，角反射器中心部分接收不到光，使整個系統(tǒng)的光強降低，不能滿足測量需要。
3、角反射器使用的是石英角反射器，價格貴。
4、光譜儀的探測器中只配備一種。
本實用新型結構包括望遠鏡、樣品池、反射器和光譜儀，其特征在于由組合透鏡式望遠鏡、樣品池、角反射鏡和光柵光譜儀組成。組合透鏡式望遠鏡、樣品池以及角反射器固定在同一光學導軌上，在每個部件下面墊有移動調整座，便于調整整個系統(tǒng)同軸。
組合透鏡式望遠鏡中的光源為氘燈或鹵鎢燈。
組合透鏡式望遠鏡采用反射棱鏡與透鏡的組合。
所述的角反射器為空心角反射器。
樣品池是放置在組合透鏡式望遠鏡和空心角反射器的光程之間。
所述的光柵光譜儀中的探測器配備一種或兩種，一種為線探測器，如電荷耦合器件CCD或二極管陣列PDA，另一種為光電倍增管配旋轉光柵及出射狹縫來實現(xiàn)光譜探測。
光源發(fā)出的光束經(jīng)過反射棱鏡及透鏡組合后射出，經(jīng)過樣品池(里面有不同的待測氣體)，到空心角反射器反射后按原路返回，再次經(jīng)過樣品池，并由主鏡會聚耦合入光纖，光纖將光束導入光柵光譜儀，經(jīng)過光譜儀分光的光譜信號由連接在光譜儀出射口的探測器接收，探測器可以是光電倍增管或者線陣探測器，如電荷耦器件(CCD)、和光二極管陣列(PDA Photo Diode Array)。使用線陣器件，直接測量光譜窗口即可，如采用光電倍增管，則通過旋轉光柵及出射狹縫來實現(xiàn)光譜的探測。光譜信號由計算軟件進行數(shù)據(jù)反演給出濃度，并且可以一步步調整參數(shù)、計算、演示階段處理結果，達到演示的效果，便于了解整個光譜分析過程。
小型差分吸收光譜教學演示儀體積小、成本低。它并不是實際大氣測量差分吸收光譜系統(tǒng)的簡單縮比，在很多方面與其不相同1、光源。演示儀采用氘燈和鹵鎢燈來覆蓋紫外到近紅外的光譜范圍，與實際大氣差分吸收光譜系統(tǒng)采用的氙燈相比，具有價格低、無需高壓電源、不釋放O3的優(yōu)點。2、望遠鏡。實際大氣差分吸收光譜系統(tǒng)采用同軸牛頓望遠鏡結構，光束傳輸全部采用反射方式，出射光斑為環(huán)狀，中心暗。此結構如果用于1.4米的光程距離，角反射器只有很小部分被利用，大部分于黑暗的光斑中心，不能夠實現(xiàn)對光的有效反射。因而，小型差分吸收光譜教學儀采用反射棱鏡、透鏡組合來發(fā)射光束，增加對光束的利用來提高光強。3、角反射器。實際大氣差分吸收光譜系統(tǒng)使用石英角反射器，演示儀采用空心角反射器。4、樣品池放置。實際大氣差分吸收光譜系統(tǒng)中的定標樣品池直徑較小(10-20mm)，放置于光纖頭的前面(在光導入光纖處)，而演示儀的樣品池用于代表大氣中的污染氣體，放置于望遠鏡到角反射器的光程之間。5、光柵光譜儀的探測器可以配備一種或兩種，光電倍增管和線探測器可以演示兩種探測器的性能和特點。本實用新型的效果小型差分吸收光譜教學演示儀的主要優(yōu)點是體積小，成本低，整個儀器集成后可以放在普通的實驗臺上(1.4米)，同時又保持了差分吸收光譜系統(tǒng)的高靈敏度光譜分析和濃度反演，可以對多種氣體成分進行測量和分析，是一個完整的差分吸收光譜系統(tǒng)。實現(xiàn)了在實驗室對差分吸收光譜原理遙測大氣污染物的演示。更換兩種不同的探測器可以演示不同探測器的測量特性，系統(tǒng)小型、調整方便、以及多光譜處理軟件使本儀器可以有廣泛的應用范圍1、教學演示儀，進行大氣污染成分的分析。2、污染源監(jiān)測儀，如煙氣、汽車尾氣。通過對光源的選擇，可以測量從深紫外到紅外的光譜，測量多種氣體成分。3、吸收光譜，用于測量透明固體、液體和氣體的吸收特性。4、透射光譜，用于測量樣品的透射特性，如光學鏡片。
望遠鏡11、樣品池9以及角反射器4固定在同一光學導軌10上，便于調整整個系統(tǒng)同軸。5為移動調整座。光源1采用氘燈或者鹵鎢燈。光源1發(fā)出的光束經(jīng)過反射棱鏡及透鏡組合2后射出，經(jīng)過樣品池9(里面有不同的待測氣體)，通過空心角反射器4反射后按原路返回，再次經(jīng)過樣品池9，并由主鏡3會聚耦合入光纖，光纖將光束導入光柵光譜儀7，經(jīng)過光譜儀分光的光譜信號由連接在光譜儀出射口的探測器8接收，探測器可以是光電倍增管或者線陣探測器，如電荷耦合器件CCD和光二極管陣列PDA(Photo Diode Array)。使用線陣器件，直接測量光譜窗口即可，如采用光電倍增管，則通過旋轉光柵及出射狹縫來實現(xiàn)光譜的探測。光譜信號由計算軟件進行數(shù)據(jù)反演給出濃度，并且可以一步步調整參數(shù)、計算、演示階段處理結果，達到演示的效果，便于了解整個光譜分析過程。
權利要求1.一種小型差分吸收光譜教學演示儀，包括望遠鏡、樣品池、反射器和光譜儀，其特征在于由組合透鏡式望遠鏡、樣品池、角反射鏡和光柵光譜儀組成，組合透鏡式望遠鏡、樣品池以及角反射器固定在同一光學導軌上，在每個部件下面墊有移動調整座，調整整個系統(tǒng)同軸。
2.根據(jù)權利要求1所述的小型差分吸收光譜教學演示儀，其特征在于組合透鏡式望遠鏡中的光源為氘燈或鹵鎢燈。
3.根據(jù)權利要求1所述的小型差分吸收光譜教學演示儀，其特征在于組合透鏡式望遠鏡采用反射棱鏡與透鏡的組合。
4.根據(jù)權利要求1所述的小型差分吸收光譜教學演示儀，其特征在于所述的角反射器為空心角反射器。
5.根據(jù)權利要求1所述的小型差分吸收光譜教學演示儀，其特征在于樣品池是放置在組合透鏡式望遠鏡和空心角反射器的光程之間。
6.根據(jù)權利要求1所述的小型差分吸收光譜教學演示儀，其特征在于所述的光柵光譜儀中的探測器配備一種或兩種，一種為線探測器，如電荷耦合器件CCD或二極管陣列PDA，另一種為光電倍增管配旋轉光柵及出射狹縫來實現(xiàn)光譜探測。
專利摘要本實用新型為一種小型差分吸收光譜教學演示儀，它包括望遠鏡、樣品池、反射器和光譜儀，其特征在于由組合透鏡式望遠鏡、樣品池、角反射鏡和光柵光譜儀組成，組合透鏡式望遠鏡、樣品池以及角反射器固定在同一光學導軌上，在每個部件下面墊有移動調整座，調整整個系統(tǒng)同軸。本實用新型體積小，成本低，整個儀器集成后可以放在普通的實驗臺上，同時又保持了差分吸收光譜系統(tǒng)的高靈敏度光譜分析的濃度反演，可以對多種氣體成分進行測量和分析，是一個完整的差分吸收光譜系統(tǒng)。
文檔編號G09B23/22GK2598072SQ03219588
公開日2004年1月7日 申請日期2003年1月23日 優(yōu)先權日2003年1月23日
發(fā)明者謝品華, 劉文清, 張玉均, 江慶伍, 司福祺, 齊峰, 陳軍 申請人:中國科學院安徽光學精密機械研究所