一种波长锁定气体样品池装置的制作方法

本实用新型涉及标准气体样品池，特别是一种波长锁定气体样品池装置。

背景技术：

可调谐二极管激光吸收光谱法简称TDLAS，主要是利用可调谐半导体激光器的窄线宽和波长随注入电流改变的特性，实现对分子的单个或几个距离很近很难分辨的吸收线进行测量。

随着TDLAS技术的兴起，利用TDLAS测量痕量气体的设备越来越多。TDLAS检测技术的原理是利用气体分子对特定波长光谱的吸收。将激光波长调谐到待测气体的吸收线上，用一个光电探测器监测激光输出的光强。当在光路中存在待测气体时，光强会跟随气体浓度发生变化，应用朗伯--贝尔定律便可以计算出气体的浓度。但是，当激光器控制参数(比如控制电流、控制温度)发生变化时，激光器发出的激光波长会偏离待测气体的吸收线中心，设备测量所得数据就会产生偏差或无效。

为了稳定激光器发出的激光波长，将波长锁定在一定数值范围内，现有技术的做法下：如图1所示，激光器11发出的光，经过分束器20的分束后成为波长相同的两束，一束为检测光束201，另外一束为参考光束202。检测光束201穿过待测气体12后到达探测器14上进行检测，经过信号处理模块15得到相应的检测信号。参考光束202穿过封装有一定浓度的与待测气体成分相同的标准气体样品池13后，到达探测器14上进行检测，再经过反馈模块16后回到激光器11，这一路作为用于监测激光束波长是否发生偏离的反馈回路。假设激光器11在一定控制温度、控制电流等参数下，发出的光在待测气体某一吸收线λ0的位置，当以上参数发生变化时，激光器11发出的光可能偏离中心波长λ0，这时参考光束202的反馈电路可以监测到波长发生偏离，需要进行调整。但以上系统存在下述缺点：由于激光光束一分为二，会造成检测光束201的光强下降，且增加了分束器20、探测器14等硬件成本和设备体积，不利于设备小型化。

技术实现要素：

针对以上不足，本实用新型提供了一种波长锁定气体样品池装置，相对于现有技术的气体样品池装置而言，去除了分束器，将两路光束合为一束，有效保证激光光束的光强，减小了整个检测设备的体积，有利于设备的小型化和节约成本。

本实用新型的技术方案为：

一种波长锁定气体样品池装置，包括激光器、样品池、探测器，信号处理模块和反馈模块，所述样品池内部密封有一定浓度的与待测气体成分相同的标准气体，样品池的两端为能透过相应检测波长的光学玻璃，所述激光器、样品池、探测器和反馈模块串联于同一回路中，信号处理模块并联在探测器的输出端，所述样品池紧贴探测器的前端安装，样品池端面与检测光束光轴的夹角小于90°。

本实用新型通过将激光器、样品池、探测器、反馈模块串联在一路中，激光器发出的检测光束穿透封装有一定浓度的与待测气体成分相同的标准气体样品池，检测信号和反馈信号从同一个探测器出来，再通过反馈模块后到达激光器。由于接收窗口的汇聚透镜有汇聚检测光线的作用，将样品池紧贴探测器前端设置，有利于设备的小型化和节约成本。样品池端面与检测光束光轴不完全垂直，可以避免检测光束在样品池的两端内表面之间多次反射后再次进入探测器，给检测信号造成干扰，避免检测结果发生偏差。

附图说明

图1为现有技术气体样品池装置结构示意图；

图2为本实用新型波长锁定气体样品池装置结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

参考图2，本实用新型的波长锁定气体样品池装置，包括依次串联于同一回路中的激光器11、样品池13、探测器14和反馈模块16，信号处理模块15并联在探测器14的输出端，样品池13内部密封有一定浓度的与待测气体分相同的标准气体，样品池13的两端为能透过相应检测波长的光学玻璃。

由于检测回路和参考回路合并为一路，激光器11发出的检测光束201穿过样品池13，到达探测器14，检测信号和反馈信号从同一个探测器14出来，检测信号到达信号处理模块15进行处理，反馈信号通过反馈模块16后到达激光器。样品池13的两端为光学玻璃，以利于光线全部穿透样品池13。相比与现有技术，本实用新型的技术方案减少了分光器20，结构简化，成本下降。

由于一般的光学检测设备的接收窗口是由一个比较大的汇聚透镜组成，能将检测光束201聚焦到探测器14上。由于光线的汇聚作用，越靠近探测器14，光斑越小。本专利中将样品池13紧贴探测器14的前端安装，可以减小样品池13的体积，有利于设备的小型化和节约成本。

样品池13端面与检测光束201光轴的不完全垂直，即夹角小于90°，可以避免检测光束201在样品池13两端内表面之间多次反射后再次进入探测器14，给检测信号造成干扰，避免检测结果发生偏差。

以上公开的仅为本实用新型的实施例，但是，本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。