一种适用于傅里叶光谱仪积分球的倒向器及制作和测试方法
【专利摘要】本发明提供一种适用于傅里叶光谱仪积分球的倒向器及制作和测试方法，包括一个腔体（6），热辐射入射口（1）和载物台（2）；所述热辐射入射口（1）贯穿设置在腔体（6）上；所述载物台（2）设置在所述的腔体（6）内，用于放置待测样品；所述腔体（6）内设置有两个反射平面，且所述两块反射平面之间呈90度角；在所述热辐射入射口（1），两块反射平面以及载物台（2）之间形成光线通路，用于将所述热辐射入射口进入的热辐射经所述两个反射平面反射后，再将经载物台（2）反射后的热辐射返回热辐射入射口（1）。本发明的倒向器，克服了原傅里叶光谱仪不能测量土壤上表面粗糙度不受压缩的自然状况及水等液体的反射光谱的局限性，适于检测各种固液态的待测物，且测试效果好、操作简便，适于推广运用。
【专利说明】一种适用于傅里叶光谱仪积分球的倒向器及制作和测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及定量遥感研究与应用领域中的测量装置，具体地，涉及一种傅里叶光谱仪积分球的倒向器及方法。
【背景技术】
[0002]傅里叶光谱仪是定量遥感研究与应用领域中常用的测量装置，用于观察待测物的反射波谱；其中由美国Thermo Fisher scientific公司生产的Nicolet iS10傅立叶光谱仪及其积分球附件只能观测目标物下表面的反射波谱，由于其积分球附件的开口位于光谱仪上表面，待测物需要覆盖在积分球的开口上才能进行测量；而在实际应用中，对颗粒状物和液体，无法直接覆盖在积分球的开口上，从而限制了 Ni Co I et i S10傅立叶光谱仪的应用，特别限制了土壤等颗粒状物和水等液体的上表面反射波谱的测定。
【发明内容】
[0003]为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种傅里叶光谱仪积分球的倒向器及方法，尤其是适用于Nicolet iS10傅立叶光谱仪积分球的倒向器及其制备方法和使用方法，致力于使该光谱仪能适用于颗粒状物和液体等待测物。
[0004]本发明之一的一种适用于iS10傅里叶光谱仪积分球的倒向器，所述倒向器包括一个腔体6，热辐射入射口 I和载物台2;所述热辐射入射口 I贯穿设置在腔体6上；所述载物台2设置在所述的腔体6内，用于放置待测物；所述腔体6的内表面镀金，镀金厚度为3微米，使其表面热辐射反射率近似为1，以保证进入倒向器的能量几乎不衰减。
[0005]所述腔体6内设置有两个反射平面，且所述两个反射平面之间呈90度角；其中一块反射平面设置在所述热辐射入射口 I的热辐射接收端处，另一块反射平面设置在所述载物台2的热辐射发射端处；在所述热辐射入射口 1，两块反射平面以及载物台2之间形成热辐射通路，用于将所述热辐射入射口 I进入的热辐射经所述两个反射平面反射后，热辐射射入载物台2，且用于将经载物台2反射后的热辐射返回热辐射入射口 I。
[0006]所述两块反射平面可为用铜块切割抛光得到的平面，该平面的光洁度为▽ 8。
[0007]所述载物台2有一用于放置待测物的内腔，所述内腔的内径与所述热辐射入射口I的内径相同。
[0008]所述倒向器还可以包括一个拉手5，所述拉手5设置在所述腔体6外，拉手一端与所述载物台2连接，用于抽取载物台2，以便于装载及更换待测物；所述拉手5与腔体6的连接密闭不漏光。所述拉手5外表面镀金，使其表面热辐射反射率近似为I。
[0009]所述腔体上还可设有一个开口，即为观测孔15，位于载物台正下方，内径为16.3_，用于在用拉手5抽取载 物台2后可以观察内腔的清洁状况及载物台到位情况。
[0010]所述热辐射入射口 I边缘与测试仪适配，且连接紧密不漏光。所述测试仪为傅里叶光谱仪积分球，且所述热辐射入射口(I)位置处设置有小圆筒，所述小圆筒的外边缘微凸；外径为18.3_、内径为16.3_;所述热辐射入射口 I的边缘与所述傅里叶光谱仪积分球顶部匹配，即将所述小圆筒插入所述傅里叶光谱仪积分球上顶入孔中，连接不漏光。
[0011]倒向器的材质为铜，且所述倒向器的内外表面均匀镀金。
[0012]所述倒向器的材料为本领域内常用的可镀金的材料，如铜、铁、钢等，优选由抛光的铜块制成；内外表面均镀金，可以不受环境热辐射的影响。
[0013]本发明的待测物可为颗粒状物或液体，如土壤、沙粒、水等。
[0014]本发明的目的之二在于提供一种所述的倒向器的制备方法，所述制备方法包括，
[0015]步骤I，取一实体长方体铜块A，在其一侧面切割有V形切口，V形切口夹角为90度，切面抛光，构成V形切口的两个切面即为所述两个反射平面；
[0016]步骤2，取实体长方体铜块B，与所述实体长方体铜块A为相同材质；在所述实体长方体铜块B上，与所述长方体铜块A上对应的V形切口区域其中一个反射平面对应处开出贯穿通孔8，另一个反射平面对应处开出凹槽7 ；
[0017]步骤3，制作载物台2和拉手5，所述载物台2的尺寸与所述步骤2中凹槽7的尺寸适配；所述拉手5设在所述载物台2的一端；
[0018]步骤4，组装并安装一对盖板；
[0019]将设置有反射平面的实体长方体铜块A和设置有所述热辐射入射口 I及凹槽7的实体长方体铜块B相对上下紧密叠放:一个反射平面面向所述贯穿通孔8，另一个反射平面面向所述凹槽7 ;且两者接合面匹配连接；所述一对盖板分别盖住所述两块长方形实体A和B的两侧，并固定，固定方式可采用螺丝固定；所述贯穿通孔8 一侧开口即为所述热辐射入射口 1，所述凹槽7即为所述载物台2放置区域；
[0020]步骤5，组装载物台2和拉手5，将载物台2通过预留的凹槽7插入步骤4的组合件中，且与凹槽7匹配连接，密闭不漏光；
[0021]在所述热辐射入射口 1，两块反射平面以及载物台2之间形成热辐射通路，用于将所述热辐射入射口 I进入的热辐射经所述两个反射平面反射后，热辐射射入载物台2，且用于将经载物台2反射后的热辐射返回热辐射入射口 I。
[0022]在具体实施中，
[0023]步骤I中，所述实体长方体铜块A长50mm、宽迎mm、高二mm ;所述V形切口位从底面切入，切口深18mm,在所述底面的切口长36mm ；
[0024]步骤2中，所述实体长方体铜块B长50mm、宽23mm、高13mm ;所述贯穿通孔(8)内径为16.3mm ;所述小圆筒的高度为16mm、外径为18.3mm、内径为16.3mm ;所述凹槽(7)的底面厚度为2mm，在载物台正下方的位置上开有通孔，即为观测孔15 ;所述观测孔15的内径为
16.3mm ；
[0025]步骤3中，所述载物台(2)长26mm、宽18mm、高Ilmm,用于放置待测物的内腔深
9.5mm、内腔的内径为16.3mm ;所述拉手(5)长9mm,宽18mm ；
[0026]步骤4中，所述夹板长50mm、宽2mm、高34mm。
[0027]本发明的目的之三在于提供一种利用所述的倒向器进行测试的方法，所述方法包括如下步骤:
[0028]步骤1，装载待测物:将所述拉手5及其载物台2抽出，将待测物放置于载物台2内腔中；后将所述拉手5和载物台2复位；[0029]步骤2，连接光源:将经上述步骤得到的盛有待测物的倒向器置于傅里叶光谱仪积分球上方，将所述倒向器热辐射入射口 I边缘插入积分球上顶入孔中，匹配连接不漏光；
[0030]步骤3，测试:开启傅里叶光谱仪，进行测试；
[0031 ] 步骤4，结束，装置复位及清洁。
[0032]本发明的特点如下:
[0033]1，所述倒向器由抛光的铜块制成，表面镀金使其表面热辐射反射率近似为1，保证进入倒向器的能量几乎不衰减。
[0034]2，所述倒向器腔体6内表面比辐射率接近零，因而腔体6内表面附加的热发射也接近零。
[0035]3，所述倒向器底部热辐射入射口 I边缘微凸，形成一浅而薄的小圆筒，圆筒外径尺寸与积分球上顶入孔内径相匹配(动配合)，观测时可插入积分球上顶入孔内，确保不漏光。
[0036]4，所述倒向器可以包括一个拉手5，所述拉手5设置在所述腔体6外，由抛光的铜质制成、表面镀金，所述拉手5 —端与所述载物台2连接，用于抽取载物台2，以便于装载及更换待测物。
[0037]5，观测时，热辐射由积分球上顶入孔通过底部的热辐射入射口 I进入倒向器内，通过两次全反射照射至待测物的上表面，热辐射与待测物作用后的热辐射再经过多次反射返回，从倒向器底部的热辐射入射口 I出来进入积分球，从而完成观测。
[0038]使用本发明的倒向器，克服了原iS10傅里叶光谱仪不能测量土壤上表面粗糙度不受压缩的自然状况及水等液体的反射光谱的局限性，适于检测各种固液态的待测物，而且测试效果良好、操作简便，适于推广应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0039]图1为本发明的适用于iS10傅里叶光谱仪积分球的倒向器的立体图；
[0040]图2为本发明的适用于iS10傅里叶光谱仪积分球的倒向器的截面图；
[0041]图3-1为本发明的适用于iS10傅里叶光谱仪积分球的制备零部件盖板一的立体图；
[0042]图3-2为本发明的适用于iS10傅里叶光谱仪积分球的制备零部件实体长方体铜块A的立体图；
[0043]图3-3为本发明的适用于iS10傅里叶光谱仪积分球的制备零部件实体长方体铜块B的立体图；
[0044]图3-4为本发明的适用于iS10傅里叶光谱仪积分球的制备零部件载物台和拉手的立体图；
[0045]图3-5为本发明的适用于iS10傅里叶光谱仪积分球的制备零部件盖板二的立体图；
[0046]图4-1为本发明的适用于iS10傅里叶光谱仪积分球的制备零部件盖板一的正面图；
[0047]图4-2为本发明的适用于iS10傅里叶光谱仪积分球的制备零部件盖板一的侧面图；[0048]图4-3为本发明的适用于iS10傅里叶光谱仪积分球的制备零部件实体长方体铜块A的正面图；
[0049]图4-4为本发明的适用于iS10傅里叶光谱仪积分球的制备零部件实体长方体铜块A的侧面图；
[0050]图4-5为本发明的适用于iS10傅里叶光谱仪积分球的制备零部件实体长方体铜块B的透视图；
[0051]图4-6为本发明的适用于iS10傅里叶光谱仪积分球的制备零部件载物台和拉手的俯视图；
[0052]图4-7为本发明的适用于iS10傅里叶光谱仪积分球的制备零部件载物台和拉手的透视图；
[0053]图4-8为发明的适用于iS10傅里叶光谱仪积分球的制备零部件载物台和拉手的侧面图。
[0054]图5为实施例1使用本发明的倒向器测试结果图；
[0055]图6为实施例2使用本发明的倒向器测试结果图；
[0056]其中，I为热辐射入射口，2为载物台，3为反射平面一，4为反射平面二，5为拉手，6为腔体,7为凹槽,8为贯穿通孔,9为螺丝孔一，10为盖板一，11为盖板二，12为螺丝孔二，13为螺丝孔三，14为螺丝孔四，15为观测孔。
【具体实施方式】
[0057]实施例1
[0058]将装配有本发明的倒向器的Nicolet iS10傅里叶光谱仪对采自河南某地的土样进行测试，并用未采用本发明的倒向器的Nicolet iS10傅里叶光谱仪进行对比试验，测试结果如图5所示，可以看到，使用本发明的倒向器的Nicolet iS10傅里叶光谱仪的测试结果相对于未采用本发明的倒向器的Nicolet iS10傅里叶光谱仪的测试结果更接近自然状况，原因是因为使用本发明的倒向器进行测量，表面粗糙度没有收到压缩；因为表面粗糙度没有受到压缩，测量结果更接近自然状况。
[0059]实施例2
[0060]将装配有本发明的倒向器的Nicolet iS10傅里叶光谱仪对采自蒙古某地进行测试，并用未采用本发明的倒向器的isio傅里叶光谱仪进行对比试验，测试结果如图6所示，可以看到，使用本发明的倒向器的Nicolet iS10傅里叶光谱仪的测试结果相对于未采用本发明的倒向器的Nicolet iS10傅里叶光谱仪的测试结果更接近自然状况，原因是因为使用本发明的倒向器进行测量，表面粗糙度没有收到压缩。
【权利要求】
1.一种适用于傅里叶光谱仪积分球的倒向器，其特征在于:所述倒向器包括一个腔体(6)，热辐射入射口(I)和载物台(2)； 所述热辐射入射口(I)贯穿设置在腔体(6)上；所述载物台(2)设置在所述的腔体(6)内，用于放置待测物；所述腔体(6)内设置有两个反射平面，且所述两块反射平面之间呈90度角；其中一块反射平面设置在所述热辐射入射口(I)的热辐射接收端处，另一块反射平面设置在所述载物台(2)的热辐射发射端处；在所述热辐射入射口(1)，两块反射平面以及载物台(2)之间形成热辐射通路，用于将所述热辐射入射口(I)进入的热辐射经所述两个反射平面反射后，热辐射射入载物台(2)，且用于将经载物台(2)反射后的热辐射返回热辐射入射口(I)。
2.如权利要求1所述的倒向器，其特征在于: 所述腔体(6)的内表面均匀镀金，镀金厚度为3微米。
3.如权利要求1所述的倒向器，其特征在于: 所述两块反射平面为用铜块切割抛光得到的平面，平面光洁度为▽ 8 ； 所述载物台(2)有一用于放置待测物的内腔，所述内腔的内径与所述热辐射入射口(O的内径相同。
4.如权利要求1所述的倒向器，其特征在于: 所述倒向器还包括一个拉手(5)，所述拉手(5)设置在所述腔体(6)外，拉手一端与所述载物台(2 )连接，用于抽取载物台(2 );所述拉手(5 )与腔体(6 )的连接密闭不漏光。
5.如权利要求4所述的倒向器，其特征在于: 所述拉手(5)外表面镀金； 所述腔体上还可设有一个开口，即为观测孔(15)，位于载物台正下方，内径为16.3mm ；用于在用拉手(5)抽取载物台(2)后可以观察内腔的清洁状况及载物台到位情况。
6.如权利要求1所述的倒向器，其特征在于: 所述热辐射入射口(I)的边缘与测试仪适配，且连接紧密不漏光。
7.如权利要求6所述的倒向器，其特征在于: 所述测试仪为傅里叶光谱仪积分球，且所述热辐射入射口( I)位置处设置有小圆筒，所述小圆筒的外边缘微凸；所述小圆筒外径为18.3mm、内径为16.3mm ;所述热福射入射口(I)的边缘与所述傅里叶光谱仪积分球顶部匹配，即将所述小圆筒插入所述傅里叶光谱仪积分球上顶入孔中，连接不漏光。
8.如权利要求1所述的倒向器，其特征在于: 所述倒向器的材质为铜，且所述倒向器的内外表面均匀镀金。
9.如权利要求广8之一所述的倒向器的制备方法，其特征在于:所述制备方法包括， 步骤1，取一实体长方体铜块A，在其一侧面切割有V形切口，V形切口夹角为90度，切面抛光，构成V形切口的两个切面即为所述两个反射平面； 步骤2，取实体长方体铜块B，与所述实体长方体铜块A为相同材质；在所述实体长方体铜块B上，与所述长方体铜块A上对应的V形切口区域其中一个反射平面对应处开出贯穿通孔(8)，另一个反射平面对应处开出凹槽(7)； 步骤3，制作载物台(2)和拉手(5)，所述载物台(2)的尺寸与所述步骤2中凹槽(7)的尺寸适配；所述拉手(5)设 在所述载物台(2)的一端；步骤4，组装并安装一对盖板； 将设置有反射平面的实体长方体铜块A和设置有所述热辐射入射口( I)及凹槽(7)的实体长方体铜块B相对上下紧密叠放:一个反射平面面向所述贯穿通孔(8)，另一个反射平面面向所述凹槽(7);且两者接合面匹配连接；所述一对盖板分别盖住所述两块长方形实体A和B的两侧，并固定；所述贯穿通孔(8)—侧开口即为所述热辐射入射口(1)，所述热辐射入射口的边缘微凸形成小圆筒；所述凹槽(7)即为所述载物台(2)放置区域； 步骤5，组装载物台(2)和拉手(5)，将载物台(2)通过预留的凹槽(7)插入步骤4的组合件中，且与凹槽(7)匹配连接，密闭不漏光； 在所述热辐射入射口(1)，两块反射平面以及载物台(2)之间形成热辐射通路，用于将所述热辐射入射口( I)进入的热辐射经所述两个反射平面反射后，热辐射射入载物台(2)，且用于将经载物台(2)反射后的热辐射返回热辐射入射口(I)。
10.利用权利要求广8之一所述的倒向器进行测试的方法，其特征在于: 所述测试方法包括以下步骤: 步骤1，装载待测物:将所述拉手(5)及其载物台(2)抽出，将待测物放置于载物台(2)内腔中；然后将所述拉手(5)和载物台(2)复位； 步骤2，连接光源:将经上述步骤得到的盛有待测物的倒向器置于傅里叶光谱仪积分球上方，将所述倒向器热辐射入射口( I)边缘插入积分球上顶入孔中，匹配连接不漏光；步骤3，测试:开启傅里叶光谱仪，进行测试； 步骤4，结束，装置复位及清洁。
【文档编号】G01J3/02GK103674242SQ201210361654
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月25日 优先权日:2012年9月25日
【发明者】田静, 张仁华, 于静洁, 苏红波, 孙晓敏, 陈少辉, 唐新斋, 荣媛, 杨永民, 唐伯惠, 吴骅 申请人:中国科学院地理科学与资源研究所