专利名称:光学物性测定装置的制作方法
光学测量仪器。
与本实用新型最相近的现有技术是这样一类仪器，即将光通过待测物质，然后由测量输入端和输出端的光强比值，来测定该物质的吸收系数、透射系数、增益系数的一类仪器，例如分光光度计。
反映该项技术的文献1.Instruction for Model 703 Atomic absorption SpectrophotometerPERKIN－ELMER Co.U.S.A.
2.Instructions mannual for Shimadzu Multipurpose Recording Spectrophotometer Model MPS－50LSHIMADZU SEISAKUSHO LTD.Japan。
现有的测量仪器是将光通过待测物质，然后由测量输入端和输出端的光强度来测定该物质的吸收系数、透射系数和增益系数。这种测量方法有致命的缺点。例如为了精确测量海水的透明程度、大气对光的吸收或大气中的微量原子的含量，往往需要将光源和探测元件放置在相距很远的两个地方，在很多情况下(如海底、高空)进行这种测量是极其困难甚至是不可能的。
本发明的任务是要克服上述的缺点及不足，提供一种有效的测试手段，来取样定量测定不同波长的光讯号在自然介质中(高空、水下及其它特定环境)的模拟远程传输系数，测定在不同电场、磁场强度下、不同温度或在放电激发条件下，各类通光物质自10－5至10个大气压下的透射系数、损耗系数、增益系数。
本实用新型系利用光束在三块经适当配置的镀有高反射膜层的球面反射镜之间多次反射，但发散度保持不变的性质，来测量不同介质在不同物理条件下，于不同波长处的吸收增益等物性。本实用新型的任务是以下述的方式来完成的。图1是本实用新型的一种具体结构的剖面图。凹面镜〔1〕、〔2〕经调整机构〔5〕与凹面镜〔3〕调成共焦结构，三块凹面镜均镀以宽带高反射膜(反射率＞99％)。从而保证光束在三镜间多次反射后光束发射度不变，且光强减弱很少。光在凹面镜〔1〕〔2〕和〔3〕之间来回反射，多次通过待测介质。在待测介质的吸收系数或增益系数不大的情况下，这就大大提高了测量的精度。为了用途广泛置于三镜间的样品室〔4〕为一可拆卸的封闭容器，样品室〔4〕放入定位槽〔20〕，样品室〔4〕可以有二种类型，即“通用型”(可放置液态通光介质，适于常规条件下的光学性能测试)和“放电激发型”(样品室呈放电管结构，对各类气体介质实现横向快速放电激发，从而可对介质进行激发条件下的光学性能测试)。用步进马达〔6〕对镜〔1〕、〔2〕进行程序控制，从而方便地改变光束在三镜间的反射次数，平面反射镜〔7〕用于引导光束。压力艙〔8〕为光学系统及样品室的外壳，它由不锈钢或其它金属制做，包括有真空／加压阀门〔9〕，致冷／热载体出入口〔10〕，压力显示装置〔11〕，通光窗口〔14〕。压力艙〔8〕与外接真空系统／加压系统相连，以得到从10－5－10个大气压的压强，测量不同气压下样品的光学性能。为了测量在不同温度下样品的光学性能，由外接半导体致冷／加热器提供致冷／热载体(空气或其它待测气体)，通过热交换器〔15〕，使压力艙〔8〕内温度在－30℃～50℃可调。本仪器还可以通过在样品室〔4〕安装一极板〔16〕可施加电压，线圈〔17〕通以电流可在样品室中形成轴向磁场，可以测量样品在加电场及磁场下的光学性质。光信号由光电检测器〔12〕转换为电信号。〔21〕为步进马达插座。为了测量方便还可安装控制／显示机箱〔19〕，图2是本实用新型的一种控制与检测示意图，包括控制步进马达的手控／程控按键〔18〕、光电检测器〔12〕、数据显示装置〔13〕、机内电路由微处理机、A／D变换电路、接口电路和存贮器构成。
本实用新型特别适用于光的大气传输、污染监测及海洋等部门的科学研究及勘测领域。本实用新型对取样的样品进行室内测量可以代替远程现场测量，并可通过改变测量时所加的物理条件(温度、电场、磁场等)，来模拟现场的条件进行研究。本实用新型所具有的在放电激发等条件下对介质物性的动态测试功能，是现有测量仪器所不具备的。
三块凹面镜的曲率半径为500mm，镀以宽带反射率为99％以上的介质膜，凹面镜〔1〕、〔2〕与凹面镜〔3〕组成共焦结构，由步进马达来改变凹面镜〔1〕、〔2〕的转角从而可以方便地改变光束在三凹面镜之间的反射次数(从1次到50次)。将盛有取样来的气体或液体的样品室〔4〕放入定位槽〔20〕中。这样，在凹面镜〔1〕〔2〕和〔3〕之间往复反射的光就多次通过样品室〔4〕，从而来测定样品的吸收系数、透射系数或增益系数。压力艙由不锈钢制做，其尺寸为700×400×350mm2。它带有真空／加压阀门〔9〕、致冷／热载体出入口〔10〕、压力显示装置〔11〕和通光窗口〔14〕。压力艙〔8〕与外接真空／加压系统相连以得到从10－5－10个大气压的压强，由外接半导体致冷／加热器提供致冷／载热体(空气或其它待测气体)，通过热交换器〔15〕，使压力艙〔8〕内的温度在 －30℃－＋50℃内可调，在极板〔16〕上加电压或在线圈〔17〕中通以电流可在样品室中形成电场或磁场，从而在不同的物理条件下测定样品的性能。
控制／显示机箱〔19〕包括光电检测器〔12〕、数据显示装置〔13〕、步进马达的电源等。测得的信号经电子电路处理后送至显示装置〔13〕显示。
权利要求
1.一种由样品室[4]及固体样品室的定位装置[20]、光电检测器[12]、数据显示系统[13]所组成的光学物性测定装置，其特征在于由凹面镜[1]和[2]安装在样品室[4]的一端，凹面镜[3]安装在样品室[4]另一端，凹面镜[1]、[2]经调整机构[5]与凹面镜[3]调成共焦结构，样品室[4]为一个可拆卸的封闭容器，是“通用型”或者是“放电激发型”的样品室。
2.一种按权利要求
1所述的光学物性测定装置，其特征在于压力艙〔8〕是不锈钢，或者是其它金属，艙的两端可以拆卸，压力艙上装有热交换器〔15〕。
3.一种按权利要求
1、2所述的光学物性测定装置，其特征在于凹面镜〔1〕、〔2〕、〔3〕镀以反射率在90％以上的宽带反射膜。
4.一种按权利要求
3所述的光学物性测定装置，其特征在于样品室〔4〕安放在定位槽〔20〕上，样品室〔4〕与定位槽〔20〕滑动连接。样品室〔4〕侧壁连有一极板〔16〕磁场线圈〔17〕在样品室〔4〕与极板〔16〕之间。
5.一种按权利要求
4所述的光学物性测定装置，其特征在于外接控制显示机箱〔19〕，它包括控制步进马达手控／程控按键〔18〕、光电检测器〔12〕、数据显示装置〔13〕，显示机箱内设控制电路连一微处理机、A／D变换电路、接口电路和存贮器构成。
专利摘要
本实用新型系利用光束在三块经适当配置的镀有高反射膜层的球面反射镜之间多次反射但发散度保持不变的性质，来测量不同介质(气体、液体及透明固体介质)在不同物理条件(电、磁场强度、气压、温度、放电激发)下于不同波长处的吸收，增益等物性。本仪器的光程(反射次数)调节及信号测量与处理均由计算机程控完成。
文档编号G01N21/17GK85200312SQ85200312
公开日1986年2月19日 申请日期1985年4月1日
发明者张治国, 俞祖和, 朱化南, 韩权生 申请人:中国科学院物理研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan