一种带密封结构的圆台形棱镜的制作方法

本实用新型属于光学棱镜技术领域，具体涉及一种带密封结构的圆台形棱镜。

背景技术：

在酿造、发酵、饮料、食用油等食品、饮品的自动化生产过程中需要对产品中的一种或多种特定物质组份的浓度或含量进行实时快速在线监测。光谱分析技术以其快速、无损、简便、精确优点，在国外已应用于果酒、啤酒、葡萄酒、饮料、牛奶等食品饮料的在线监测中；利用光谱分析技术研制小型化的糖类、酒度、酸、酯、醛酮等在线监测仪表将会在国内食品、饮品生产过程中的在线监控中得到广范应用；但是光谱分析装置的核心部件就是光学棱镜，光学棱镜的好坏直接影响到最终的检测精度。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种带密封结构的圆台形棱镜，以解决现有的光学棱镜加工难度较大、安装不便，使用起来费时费力，同时影响测量精度的问题。

本实用新型提供了如下的技术方案：

一种带密封结构的圆台形棱镜，包括圆台形棱镜和密封结构；所述圆台形棱镜包括圆台端，所述圆台端底部向外延伸出圆柱端，所述圆台端的上表面与侧壁呈120°夹角；所述圆柱端下表面覆设有光学镀膜，所述光学镀膜边缘圆周均匀设有导光孔；所述密封结构包括底座和顶盖，所述底座底部中央设有与所述圆柱端适配的圆形凹槽，所述圆形凹槽内侧设有三个分别与所述导光孔对应的光纤孔，所述光纤孔向上贯穿所述底座；所述底座侧壁上部设有外螺纹；所述顶盖包括一体成型的圆环和环壁，所述圆环中央包括同心的第一槽孔和第二槽孔，所述第一槽孔大于所述第二槽孔且其内部设有垫圈，所述第一槽孔和所述第二槽孔与所述圆台端的侧壁适配；所述环壁上均匀设有若干过流槽，所述圆环上靠近过流槽位置通过螺丝与所述底座底部固定连接，所述圆台形棱镜固定于所述圆形凹槽、所述第一槽孔和所述第二槽孔之间。

进一步的，所述光学镀膜包括内层的高纯银膜和表层的防护膜，所述高纯银膜和所述防护膜的厚度均大于50um。

进一步的，所述圆台形棱镜由折射率为1.77的高纯蓝宝石材料制成。

进一步的，所述圆柱端截面直径为12mm，所述导光孔的直径均为2mm且沿直径为9mm的圆周均布，所述圆柱端高度为2.5mm，所述圆台端高度为5.2mm。

进一步的，所述圆柱端与所述圆台端的同心度小于等于0.01，所述圆柱端下表面和所述圆台端上表面的平行度小于等于0.01。

进一步的，所述圆柱端的侧壁外表面为磨砂结构。

进一步的，所述顶盖和所述底座采用食品级不锈钢材料制成。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型一种带密封结构的圆台形棱镜，圆台形棱镜包括圆台端，圆台端底部向外延伸出圆柱端，圆台端的上表面与侧壁呈120°夹角；圆柱端下表面覆设有光学镀膜，光学镀膜边缘圆周均匀设有三个导光孔；结构简单小巧，便于加工使用，成本低，稳定性好；

密封结构包括底座和顶盖，底座底部中央设有与圆柱端适配的圆形凹槽，顶盖包括一体成型的圆环和环壁，圆环中央包括同心的第一槽孔和第二槽孔，环壁上均匀设有若干过流槽，圆台形棱镜固定于圆形凹槽、第一槽孔和第二槽孔之间；不仅通过环壁保护内侧圆台形棱镜的安全，通过过流槽又能保证待测液的进入，同时圆形凹槽、第一槽孔和第二槽孔保证圆台形棱镜的安装稳固；

并且通过实验和atr原理证明，浓度和吸光度呈较好的线性关系，说明圆台形棱镜通过光学镀膜的反射提高了光线通过率，从而提高了信噪比，有较强的抗干扰能力，具有较高的灵敏度。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型结构示意图；

图2是圆台形棱镜截面及光线示意图；

图3是圆台形棱镜地面及光线示意图；

图4是实验数据-酒精浓度与吸光度表格；

图5是图4表格的曲线图；

图中标记为：1.圆台形棱镜，11.圆台端，12.圆柱端，13.导光孔，2.密封结构，3.底座，31.圆形凹槽，32.光纤孔，33.外螺纹，4.顶盖，41.圆环，42.环壁，43.第一槽孔，44.第二槽孔，45.垫圈，46.过流槽，5.入射光线，6.返回光线。

具体实施方式

如图1所示，一种带密封结构的圆台形棱镜，包括圆台形棱镜和密封结构；圆台形棱镜包括圆台端，圆台端底部向外延伸出圆柱端，圆台端的上表面与侧壁呈120°夹角；圆柱端下表面覆设有光学镀膜，光学镀膜边缘圆周均匀设有导光孔；相关尺寸和材料可以选择，光学镀膜包括内层的高纯银膜和表层的防护膜，高纯银膜和防护膜的厚度均大于50um；圆台形棱镜由折射率为1.77的高纯蓝宝石材料制成；圆柱端截面直径为12mm，导光孔的直径均为2mm且沿直径为9mm的圆周均布，圆柱端高度为2.5mm，圆台端高度为5.2mm；圆柱端与圆台端的同心度小于等于0.01，圆柱端下表面和圆台端上表面的平行度小于等于0.01；圆柱端的侧壁外表面为磨砂结构。

如图1所示，密封结构包括底座和顶盖，底座底部中央设有与圆柱端适配的圆形凹槽，圆形凹槽内侧设有三个分别与导光孔对应的光纤孔，光纤孔向上贯穿底座；底座侧壁上部设有外螺纹；顶盖包括一体成型的圆环和环壁，圆环中央包括同心的第一槽孔和第二槽孔，第一槽孔大于第二槽孔且其内部设有垫圈，第一槽孔和第二槽孔与圆台端的侧壁适配；环壁上均匀设有若干过流槽，圆环上靠近过流槽位置通过螺丝与底座底部固定连接，圆台形棱镜固定于圆形凹槽、第一槽孔和第二槽孔之间，顶盖和底座采用食品级不锈钢材料制成。

如图2-3所示，定义其中一个导光孔为入射孔，另外两个导光孔为返回孔，则对应入射孔的光纤为发射光纤，对应返回孔的光纤为接收光纤；将底座通过外螺纹安装在光谱分析仪(如v-1800可见分光光度计)的探头顶部，发射光纤和入射光纤分别连接至光纤孔；将探头至于待测液中，待测液通过过流孔覆盖圆台形棱镜表面；使用多次反射的光学系统发射光线，光线通过发射光纤和入射孔从圆台端侧壁进入待测液，在待测液表面发生全反射，反射光线返回圆台形棱镜，然后在圆台形棱镜的光学镀膜、圆台端与待测液的接触面之间不断反射，最后射入返回孔，通过接受光纤返回；

根据atr(attenuatedtotalreflection,衰减全反射)可知，从光源发出的红外光经过折射率大的晶体再投射到折射率小的试样表面上，当入射角大于临界角时,入射光线就会产生全反射。事实上红外光并不是全部被反射回来,而是穿透到试样表面内一定深度后再返回表面在该过程中，试样在入射光频率区域内有选择吸收,反射光强度发生减弱，产生与透射吸收相类似图,从而获得样品表层化学成份的结构信息。

本具体实施方式采用此原理，选用近红外光1450nm作为入射光，被测物为不同浓度的酒精溶液；水分子对1450nm近红外光有较强的吸收作用，不同浓度的酒精对该红外光的吸光度不同，通过光谱分析仪分析接收光纤的返回光线，得出待测液的吸光度，最终的出如下数据，如图4-5，及待测液浓度与吸光度曲线的关系；并得出如下结论：1)、红外光谱在反射面有较强有吸收作用，说明光线经圆台形棱镜多重反射后增加了对待测液总的穿透深度；2)、浓度和吸光度呈较好的线性关系，说明圆台形棱镜通过光学镀膜的反射提高了光线通过率，从而提高了信噪比，有较强的抗干扰能力，具有较高的灵敏度。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。