多次反射吸收池的制作方法

本发明涉及气体测量，特别涉及一种多次反射吸收池。

背景技术：

1、吸收光谱法是一种常用气体测量方法，每种气体对于不同光波长有着不同而独特的对应吸收强度，由此形成了每种气体独一无二的吸收频谱。吸收光谱法把特定波长的光通过待测气体时，一部分光能量被待测气体吸收，其吸收能量与待测气体浓度正相关，吸光度是入射光波长的函数。

2、这种物理现象能用比尔朗伯定律描述，具体的，比尔朗伯定律如下：

3、

4、式中：i0为入射光强能量，it为透射光强；s(t)为该气体的吸收线强度，为温度的函数；p为气体介质总压；l为总的气体吸收光程；xi为气体的体积浓度；为线型函数，气体分子吸收并不是只吸收单一频率的光子，而是具有一定的线宽，通常用面积归一化的线型函数来描述。

5、当光子频率与分子吸收线一致时，光子被分子吸收，探测到的激光能量因而降低。该吸收作用强度与压力、温度、作用距离相关，当这些条件已知时，通过光电探测器测量光与气体分子作用前后的能量比，通过比尔朗伯定律可以反推出气体的浓度信息。

6、从上述公式得知气体的吸收线强度与总的气体吸收光程正相关，因此吸收光谱系统普遍利用多次反射吸收池，通过激光在一个相对小的体积里进行多次的反射，便能在有限的空间里实现等效几十，几百，甚至几千倍的有效吸收光程。

7、如果要达到较长的等效光程，就需要增加吸收池的发射次数。由于反射次数越多，对于每个光机部件相对位置和角度的精度要求越高，然而除了精密的光机部件设计外，吸收池的最终性能十分依赖组装和光路调校时的人手微调，而这种组装和调校靠组装人员的经验进行，导致组装的难度和所需时间极高，而且多个细微人手的误差结合会使得光路的可重复性降低。

8、因此，如何提高多次反射吸收池的光路可重复性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种多次反射吸收池，以提高光路可重复性。

2、本发明提供的多次反射吸收池，用于气体吸收光谱，包括：

3、入光准直模块，所述入光准直模块包括入光准直固定座及安装在所述入光准直固定座上的准直器，所述准直器的入光角度可调；

4、出光探测模块，所述出光探测模块包括出光聚焦反射镜、反射镜底座、光电探测器及探测器底座，所述出光聚焦反射镜的出光指向角度可调，所述出光聚焦反射镜安装在所述反射镜底座上，所述光电探测器安装在所述探测器底座上，所述光电探测器和所述出光聚焦反射镜的相对位置固定；

5、多次反射池模块，所述多次反射池模块位于所述入光准直模块和所述出光探测模块之间，所述多次反射池模块包括出光侧光学反射镜，所述出光侧光学反射镜与所述光电探测器的相对位置固定。

6、可选地，在上述多次反射吸收池中，还包括支撑座，所述多次反射池模块还包括入光侧光学反射镜、入光侧反射镜固定座、出光侧反射镜固定座及用于调整所述入光侧光学反射镜和所述出光侧光学反射镜相对距离的距离调节组件，所述入光侧光学反射镜安装在所述入光侧反射镜固定座上，所述出光侧光学反射镜安装在所述出光侧反射镜固定座上，所述出光侧反射镜固定座与所述支撑座固定连接，所述入光侧反射镜固定座与所述支撑座滑动连接，所述入光侧反射镜固定座与所述入光准直固定座固定连接。

7、可选地，在上述多次反射吸收池中，沿所述入光侧反射镜固定座和所述出光侧反射镜固定座排布方向，所述入光侧反射镜固定座和所述出光侧反射镜固定座投影重合。

8、可选地，在上述多次反射吸收池中，所述距离调节组件包括多个位于所述入光侧反射镜固定座和所述出光侧反射镜固定座之间的距离调节杆，所述距离调节杆连接所述入光侧反射镜固定座和所述出光侧反射镜固定座，所述距离调节杆沿所述入光侧光学反射镜和出光侧光学反射镜外周分布。

9、可选地，在上述多次反射吸收池中：

10、所述入光侧反射镜固定座上开设有入光通孔，所述入光侧光学反射镜安装在所述入光通孔靠近所述出光侧光学反射镜一侧；

11、所述出光侧反射镜固定座上开设有出光通孔，所述出光侧光学反射镜安装在所述出光通孔靠近所述入光侧光学反射镜一侧。

12、可选地，在上述多次反射吸收池中，还包括支撑座，所述反射镜底座和所述探测器底座均固定连接在所述支撑座上，所述反射镜底座通过两个紧固件安装在所述支撑座上。

13、可选地，在上述多次反射吸收池中，所述出光聚焦反射镜安装在所述反射镜底座的顶端，两个所述紧固件位于所述出光聚焦反射镜的相对两侧。

14、可选地，在上述多次反射吸收池中，还包括支撑座及设置在所述支撑座的下表面的减震垫，所述反射镜底座和所述探测器底座均固定连接在所述支撑座上。

15、可选地，在上述多次反射吸收池中，还包括支撑座，所述入光准直固定座固定连接在所述支撑座上

16、可选地，在上述多次反射吸收池中，所述光电探测器与所述探测器底座固定连接。

17、在上述技术方案中，本发明提供的多次反射吸收池，用于气体吸收光谱，包括入光准直模块、出光探测模块、多次反射池模块和支撑座，入光准直模块包括入光准直固定座及安装在入光准直固定座上的准直器，准直器的入光角度可调。出光探测模块包括出光聚焦反射镜、反射镜底座、光电探测器及探测器底座，出光聚焦反射镜的出光指向角度可调，出光聚焦反射镜安装在反射镜底座上，光电探测器安装在探测器底座上，光电探测器和出光聚焦反射镜的相对位置固定。多次反射池模块位于入光准直模块和出光探测模块之间，多次反射池模块包括出光侧光学反射镜，出光侧光学反射镜与光电探测器的相对位置固定。在组装时，根据需要将入光准直固定座、反射镜底座和探测器底座相对固定，此时，出光聚焦反射镜和光电探测器的相对位置固定，出光侧光学反射镜与光电探测器的相对位置固定。在后期使用时根据需要微调准直器和出光聚焦反射镜角度。

18、通过上述描述可知，在本发明提供的多次反射吸收池中，出光聚焦反射镜和光电探测器相对位置固定，出光侧光学反射镜与光电探测器的相对位置固定，在后期使用时出光聚焦反射镜、光电探测器和出光侧光学反射镜相对位置无需调整，可以根据需要微调准直器和出光聚焦反射镜的角度，大幅降低光路调节中的变数，使得光路的重复性大幅提高。

技术特征：

1.一种多次反射吸收池，其特征在于，用于气体吸收光谱，包括：

2.根据权利要求1所述的多次反射吸收池，其特征在于，还包括支撑座（11），所述多次反射池模块还包括入光侧光学反射镜（12）、入光侧反射镜固定座（3）、出光侧反射镜固定座（4）及用于调整所述入光侧光学反射镜（12）和所述出光侧光学反射镜（5）相对距离的距离调节组件，所述入光侧光学反射镜（12）安装在所述入光侧反射镜固定座（3）上，所述出光侧光学反射镜（5）安装在所述出光侧反射镜固定座（4）上，所述出光侧反射镜固定座（4）与所述支撑座（11）固定连接，所述入光侧反射镜固定座（3）与所述支撑座（11）滑动连接，所述入光侧反射镜固定座（3）与所述入光准直固定座（2）固定连接。

3.根据权利要求2所述的多次反射吸收池，其特征在于，沿所述入光侧反射镜固定座（3）和所述出光侧反射镜固定座（4）排布方向，所述入光侧反射镜固定座（3）和所述出光侧反射镜固定座（4）投影重合。

4.根据权利要求2所述的多次反射吸收池，其特征在于，所述距离调节组件包括多个位于所述入光侧反射镜固定座（3）和所述出光侧反射镜固定座（4）之间的距离调节杆（6），所述距离调节杆（6）连接所述入光侧反射镜固定座（3）和所述出光侧反射镜固定座（4），所述距离调节杆（6）沿所述入光侧光学反射镜（12）和出光侧光学反射镜（5）外周分布。

5.根据权利要求2所述的多次反射吸收池，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的多次反射吸收池，其特征在于，还包括支撑座（11），所述反射镜底座（8）和所述探测器底座（10）均固定连接在所述支撑座（11）上，所述反射镜底座（8）通过两个紧固件安装在所述支撑座（11）上。

7.根据权利要求6所述的多次反射吸收池，其特征在于，所述出光聚焦反射镜（7）安装在所述反射镜底座（8）的顶端，两个所述紧固件位于所述出光聚焦反射镜（7）的相对两侧。

8.根据权利要求1所述的多次反射吸收池，其特征在于，还包括支撑座（11）及设置在所述支撑座（11）的下表面的减震垫，所述反射镜底座（8）和所述探测器底座（10）均固定连接在所述支撑座（11）上。

9.根据权利要求1所述的多次反射吸收池，其特征在于，还包括支撑座（11），所述入光准直固定座（2）固定连接在所述支撑座（11）上。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的多次反射吸收池，其特征在于，所述光电探测器（9）与所述探测器底座（10）固定连接。

技术总结
本发明公开了一种多次反射吸收池，用于气体吸收光谱，包括入光准直模块、出光探测模块、多次反射池模块和支撑座，入光准直模块包括入光准直固定座及安装在入光准直固定座上的准直器，准直器的入光角度可调。出光探测模块包括出光聚焦反射镜、反射镜底座、光电探测器及探测器底座，出光聚焦反射镜的出光指向角度可调，出光聚焦反射镜安装在反射镜底座上，光电探测器安装在探测器底座上，光电探测器和出光聚焦反射镜的相对位置固定。多次反射池模块位于入光准直模块和出光探测模块之间，多次反射池模块包括出光侧光学反射镜，出光侧光学反射镜与光电探测器的相对位置固定。本发明提供的多次反射吸收池使得光路的重复性大幅提高。

技术研发人员：王震,杨柏涛,奥利奥·塞拉诺·德·苏萨,扬·卢卡·格茨,颜仁繁,刘勘,朱伟毅,索梅什·什里克里希南,许可,任伟
受保护的技术使用者：朗思传感科技（深圳）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15