样品测量装置的制造方法_2

文档序号:8920981阅读:来源:国知局
置的光路传播主视图和俯视图。所述样品测量装置包括:光源2、第一光学元件3、第二光学元件4、回返光学元件6和检测单元。其中,所述光源2发出的光辐射依次经过所述第一光学元件3、第二光学元件4并形成主光路Z。具体的,如图1B所示,光源2发出的光辐射沿着光路20传播至所述第一光学元件3,接着从所述第一光学元件3透射出,沿着光路23传播至所述第二光学元件4,然后从所述第二光学元件4透射出,沿着光路24传播至所述回返光学元件6,经过所述回返光学元件6反射后,沿着与原来的光路相平行的方向返回。在所述主光路Z方向上。所述第一光学元件3、第二光学元件4将所述主光路Z分为输入段、过渡段和测量段。所述输入段为光源2至所述第一光学元件3之间的区域;所述过渡段为所述第一光学元件3至第二光学元件4之间的区域;所述测量段为所述第二光学元件4至回返光学元件6之间的区域,所述测量段位置设置有待测样品。所述主光路Z被回返光学元件6反射后形成反射光路,所述反射光路在过渡段和测量段与主光路Z平行。具体的,光路24经过所述回返光学元件6反射后形成与所述光路24相平行的光路25,光辐射沿着光路25传播至所述第二光学元件4时,从所述第二光学元件4中透射出,然后沿着光路26传播至第一光学元件3。所述反射光路与主光路Z在过渡段和测量段的平行是名义上的平行,具体的是忽略装配误差、制造误差等误差后的相对平行。沿着所述主光路Z方向上,所述第一光学元件3至第二光学元件4之间的距离调节时,或第二光学元件4至回返光学元件6之间的距离调节时,反射光路25,与主光路23保持平行,以及反射光路26与主光路24保持平行;所述检测单元包括第一探测器51,所述第一探测器51能接收主光路Z与待测样品相互作用后的光辐射。
[0049]本发明所述样品测量装置,在沿着所述主光路Z方向上,所述第一光学元件3至第二光学元件4之间的距离LI,或第二光学元件4至回返光学元件6之间的距离L2可调节,当调节所述第一光学元件3至第二光学元件4之间的距离LI,或第二光学元件4至回返光学元件6之间的距离L2时,所述反射光路在过渡段和测量段与相应的主光路平行,使得在过渡段和测量段所述样品测量装置位于主光路Z的光学元件沿着所述主光路Z的方向移动时,不会对整个光路有任何影响,其能够根据实际使用环境设置所述第一光学元件3至第二光学元件4之间的距离,或第二光学元件4至回返光学元件6之间的距离以适应不同的检测环境,因而整个样品测量装置具有较好的通用性。
[0050]在所述输入段位置可设置有光源2等器件。所述测量段用于容置待测样品,所述测量段可为开放的测量环境,也可为封闭的测量。所述测量段内通常为高温、高压、高粉尘等恶劣的条件,所述待测样品很多情况下会对光源2等光学器件产生腐蚀,因此在所述输入段与所述测量段之间设置有所述过渡段,用于将所述测量段与所述输入段相隔离,从而保证整个样品测量装置使用时安全、可靠。在实际使用环境下,根据具体的环境参数不同和/或测量样品的不同,所需的过渡段的长度也不相同。例如,所述第一光学元件3、第二光学元件4之间通过可拆卸的方式或可移动的方式设置。
[0051]所述光源2的具体形式可根据使用的探测技术和使用要求的不同而选择,具体的其可以为激光、LED、氙灯、红外光源、超辐射光源、SLED、宽带光源中的任一种或几种组合。
[0052]所述第一光学元件3具有两个通光面,分别为入射面31和出射面32,所述的两个通光面非平行。所述光源I发出的光辐射在入射面31和出射面32上的法线具有夹角,所述夹角大于O度。所述第一光学元件3可为具有至少两个通光平面非平行的楔形块。所述第一光学元件3能将光源2发出的光辐射进行分光,分为第一光路21、第二光路22和主光路23。所述第一光路21、第二光路22为参考光路,具体的,所述第一光路21为反射光,其在所述入射平面31上反射回所述输入段;所述第二光路22,其透过所述第一光学元件3的入射面31从其出射面32返回所述输入段内。所述主光路23沿着主光路Z方向传播至所述过渡段。所述主光路23能通过所述第二光学元件4耦合进入所述测量段。
[0053]所述第一探测器51可位于所述输入段位置,所述光源2发出的光线沿着贯穿所述第一光学元件3、第二光学元件4的主光路Z方向出射。所述测量段位置设置有回返光学元件6,所述回返光学元件6可将入射光偏转后反射,被回返光学元件6反射后反射光和入射光名义上保持平行,所述回返光学元件6包含待测样品接触面61和光学反射面62,所述待测样品接触面61和光学反射面62在结构上是分离的。例如可包括、直角棱镜、角锥棱镜、内反射膜反射镜、内反射膜直角镜、内反射膜三面镜中的任意一种或多种组合。显然,直角棱镜、角锥棱镜的样品接触面和反射面在结构上是分离的。
[0054]请参阅图2,为现有技术中一种反射镜的光路传播示意图。现有技术中,常见的反射镜8为镀外反射膜的反射镜8,其包括基体80和镀在所述基体80外表面上的反射膜81。如图2所示,光辐射以一定角度射向所述反射镜8时,其通过所述反射膜81直接被反射出。实际使用时,由于所述反射膜81为样品接触面同时也是光学反射面,即样品接触面与光学反射面结构上是非分离设置的。通常情况下,反射镜8所处的环境为高温、高湿、高粉尘、高腐蚀等恶劣的环境,当所述反射膜81直接暴露在这样恶劣的环境中时,容易被污染、腐蚀,从而影响反射性能。
[0055]请参阅图3,为本发明实施例中一种样品测量装置中回返光学元件的光路传播示意图。所述回返光学元件6包括基体60和镀在所述基体60内表面上的内反射膜600,即所述回返光学元件6为内反射膜反射镜。当所述回返光学元件6为内反射膜反射镜时,其具有结构上相分离的样品接触面61和光学反射面62,在所述光学反射面62镀有内反射膜600,所述内反射膜600可为高反射率的介质膜或金属膜,用于增强反射效果。由于所述内反射膜600为设置在所述光学反射面62内侧的后镀膜,当所述回返光学元件6位于高温、尚湿、尚粉尘、尚腐蚀性的样品中时,所述待测样品和/或待测样品中的杂质不会进入内反射膜600内部和内反射膜600与回返光学元件6的光学反射面62的连接处,因此所述回返光学元件6的内反射膜600不会受到污染、损伤,其反射性能也不会受到影响。如此,本发明所述的样品测量装置的环境适应性得到了极大的提升。
[0056]在所述回返光学元件6的反射面上还可以设置保护结构,例如,当所述回返光学元件6具体为直角棱镜时,所述反射棱镜为直角棱镜的直角反射面设置有保护结构,具体的,所述保护结构为机械结构。通过设置机械结构以保护反射面免于刮伤、阻止气体及水份等杂质和反射面接触。另外也可于所述反射面附近放置干燥剂,或者反射面和机械结构间设置为高真空或充入惰性气体等方式保护所述回返光学元件6,防止其被污染或损坏。所述回返光学元件6可将入射光线反射,反射后的光线和入射光线保持平行,且入射光线和反射光线之间具有一定的距离,例如2毫米。
[0057]请参阅图4,为本发明实施例中一种样品测量装置中回返光学元件的结构示意图。所述回返光学元件6具体的可为内反射膜直角镜,其具有相互垂直的两个光学反射面分别为第一光学反射面63和第二光学反射面64。光路24经所述第一光学反射面63反射后,传播至所述第二光学反射面64,经所述第二光学反射面64再次反射出形成光路25,所述光路24、光路25能保持相互平行。
[0058]所述回返光学元件6可为镀内反射膜三面镜,其具有两两相互垂直的三个光学反射面。光路24依次经过三个光学反射面反射后形成光路25,所述光路24、光路25能保持相互平行。
[0059]所述回返光学元件6也可由镀内反射膜的直角镜或镀内反射膜的三面镜和/或内反射膜直角镜以阵列排布的形式构成,样品接触面和反射面分离,反射面镀有内反射膜,但其具体形式不作限制。
[0060]所述回返光学元件6的光学反射面可为全反射面。如图4.1所示,为全反射原理示意图。全反射是指光从光密介质(其折射率为nl),入射到光疏介质(其折射率为n2,其中nl>n2),当入射角α大于临界角β时,其中β = arcsin(n2/nl),光能全部返回光密介质的现象,此时,光密介质和光疏介质的交界面X称为全反射面。所述全反射面能够将光无损地返回。
[0061]此外,所述回返光学元件6的光学反射面可以既为全反射面同时镀有内反射膜。使入射角α大于临界角β,此时不仅能够保护反射膜而且能够将光无损返回。
[0062]所述参考室54设置在所述第一光
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