专利名称：白光尘埃粒子计数器的光学探头的制作方法
技术领域：
本实用新型是洁净环境洁净度的检测仪器——种白光尘埃粒子计数器的光学探头。
国产Y09－4型白光尘埃粒子计数器的光学探头如图1所示。该光学探头主要由照明系统和散射光收集系统组成其中照明系统由光源1和照明透镜组2组成，光源1通常采用灯泡；散射光收集系统由接收透镜组6和端窗式光电倍增管7组成；光敏感区3是照明系统和散射光收集系统的连接处；另外，该光学探头中还有校正用光纤4和光陷阱5。
该光学探头主要存在以下缺点1.光敏感区照度低。该光学探头照明系统的光源发出的全部能量中，只有一个方向上一定范围内的一部分光能量能进入照明透镜组内，由于其光能利用率低，影响了该光学探头的灵敏度，它最小探测粒径是0.30μm。
2.光敏感区照明均匀性差。该光学探头的光源经照明透镜组直接成像于光敏感区，光敏感区的光强度分布与光源灯丝的周期性螺旋结构一致，因此照明均匀性差。这影响了该光学探头的计数效率和粒径集中度，该光学探头的计数效率和粒径集中度不高于70％。另外，由于这个缺点在探测小于0.30μ的粒子时更为突出，所以这也限制了该光学探头的灵敏度。
3.散射光收集系统的集光效率低。该光学探头只能在垂直于照明系统光轴的一个方向上收集尘埃粒子的散射光，因而信号弱，信噪比低，该光学探头对于0.30μm粒子的信噪比低于31。
本实用新型的目的是为了克服上述光学探头的不足，提供一种白光尘埃粒子计数器的新型光学探头。其最小探测粒径小于0.30μm，计数效率和粒径集中度高于70％。并信噪比高，灵敏度高，体积小等。
本实用新型的结构是照明系统由球面反射镜8、光源1和照明透镜组2组成，其中的球面反射镜8置于光源1附近、与照明透镜组2相对的一侧，即光源1处于球面反射镜8和照明透镜组2的两者之间，且球面反射镜8的球心与光源1灯丝的对称中心的连线和照明系统的光轴重合。散射光收集系统由具有光通道的球面反射镜9、接收透镜组6、视场光阑10和光电倍增管7所组成，散射光收集系统的光轴与照明系统的光轴垂直；具有光通道的球面反射镜9置于光敏感区3附近、与接收透镜组6相对的一侧，也就是光敏感区3处于具有光通道的球面反射镜9和接收透镜组6的两者之间，且球面反射镜9的球心与光敏感区3的中心重合；视场光阑10位于接收透镜组6的像面处；用以校正的光纤4从光陷阱5引出一部分照明光能量，这部分光能量通过球面反射镜9的光通道、接收透镜组6和视场光阑10投射到光电倍增管7，光电倍增管输出的电信号作为仪器的测量基准。如图2所示。
本实用新型中的具有光通道的球面反射镜有两个作用一是把尘埃粒子的另一个方向上的散射光反射到接收透镜组，二是在需要时让校正用光信号通过其中心处的光通道进入接收透镜组。
本实用新型中的视场光阑10的通光口径为长方形，其作用有两个一是阻止粒子散射光以外的杂光进入光电倍增管；二是使光电倍增管输出的脉冲信号规整，保证脉冲信号在被光电倍增管后继电路处理时得到相同的放大倍率，这样可提高检测结果的可靠性。
本实用新型的工作过程是光源1发出的光能量通过照明透镜组2照明光敏感区3后，投射到光陷阱5中被吸收掉。待测尘埃粒子以一定速度垂直流过光敏感区3时产生散射光在与照明系统光轴垂直的两个方向上一定立体角内的散射光被接收透镜组6收集并会聚，通过视场光阑10投射到光电倍增管7，光电倍增管输出一个与粒子尺寸成一定比例的电信号，该电信号被光电倍增管后继电路处理后得到相应的粒子直径值。
本实用新型的光电倍增管不仅可以采用端窗式的，也可以采用侧窗式的。
与已有技术相比，本实用新型的优点是1.光敏感区照度高，照明均匀性好。本光学探头的照明系统中有一个球面反射镜8，它一方面使光源的光能利用率提高了近一倍；另一方面，可以使光源灯丝经球面反射镜反射后的像与原灯丝适当错开，克服了单一方向照明时光敏感区的照明不均匀性。因此，本光学探头的灵敏度、计数效率和粒径集中度都大为提高；2.在本光学探头的散射光收集系统中，具有光通道的球面反射镜9把尘埃粒子另一方向上的散射光反射到接收透镜组6，使本光学探头的信号强度和信噪比都得到提高，也提高了光学探头的灵敏度；3.在接收透镜组的像面处设置了一个与尘埃粒子通过光敏感区的轨迹相适应的长方形视场光阑10，降低了系统的背景噪声，使系统在最小探测粒径处的信噪比可高于41，同时又使散射光脉冲信号(进而是光电倍增管输出的电脉冲信号)整齐，因而检测结果的可靠性得到提高。
4.因光电倍增管可以采用侧窗式的，所以整个探头的尺寸可以做小。
图1是已有技术国产Y09－4型白光尘埃粒子计数器光学探头的结构示意图。
图2是本实用新型的白光尘埃粒子计数器光学探头的结构示意图。
最佳实施例图2是本实用新型的最佳实施例的结构示意图。图中光源1是特制溴钨灯，其功率为12W；照明透镜组2由四块焦距均为32mm、结构完全相同的双胶合透镜组成，这四块双胶合透镜分成相同的两组成像系统，它们的放大倍率均等于1；球面反射镜8的球面半径为20mm；光敏感区3的尺寸为2mm×2mm×0.8mm；具有光通道的球面反射镜9的球面半径为25mm，该面镀铝反射膜，中心处φ2范围内不镀膜，用作光通道；视场光阑10的通光口径为2mm×0.8mm的长方形，且其长度方向垂直于尘埃粒子通过光敏感区的轨迹；光电倍增管7是侧窗式的，位于视场光阑10之后1～2mm处。
实施例的最小探测粒径为0.25μm，最小探测粒径处的信噪比为41，计数效率和粒径集中度均可达80％；采样流量为2.83升／分钟，符合美国联邦标准209D关于采样流量的要求；本光学探头的结构紧凑，其外形尺寸为170mm×150mm×95mm，仅为已有技术Y09－4型白光尘埃粒子计数器光学探头的一半。
权利要求1.一种白光尘埃粒子计数器的光学探头，含有由光源1和照明透镜组2构成的照明系统，由接收透镜组6、视场光阑10和光电倍增管所构成的散射光收集系统，还有用以校正的光纤4和光陷阱5、其特征在于照明系统中光源1是置于一球面反射镜8和照明透镜组2两者之间；散射光收集系统中的光敏感区3是在一具有光通道的球面反射镜9与接收透镜组6两者之间。
2.根据权利要求1所述的一种白光尘埃粒子计数器的光学探头，其特征在于照明系统中球面反射镜8的球心与光源1灯丝的对称中心的连线与照明系统的光轴重合。
3.根据权利要求1所述的一种白光尘埃粒子计数器的光学探头，其特征在于散射光收集系统中具有光通道的球面反射镜9的球心与光敏感区3的中心重合。
专利摘要本实用新型是一种白光尘埃粒子计数器的光学探头，用于检测洁净环境的洁净度。主要由照明系统，散射光收集系统和用以校正的光纤和光陷阱，其中照明系统中光源是置于一球面反射镜和照明透镜组之间，散射光收集系统中光敏感区是在一具有光通道的球面反射镜和接收透镜组之间。本新型具有最小探测粒径小于0.30μ，计数效率和粒径集中度高于70％，信噪比高，灵敏度高，体积小等优点。
文档编号G01N15/00GK2132182SQ9221596
公开日1993年5月5日 申请日期1992年8月7日 优先权日1992年8月7日
发明者黄惠杰, 邹海兴, 潘家平 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所