样品测量池的制作方法_2

文档序号:9685751阅读:来源:国知局
线之间具有一夹角,所述夹角可以使得所述入射光L的传播路径沿着两个反射面1022的交界区域1025延伸,如图1所示,所述入射光L呈螺旋状沿着交界区域1025传播,即所述入射光L的传播路径不局限于一个平面,而是充满整个空间,如此,可使得入射光L的传播范围更广,极大的提高了光程长度,增加了反射面的利用率。
[0024]在本实施方式中,反射结构102的制造材料可为玻璃,目前已知适用的材料有:熔凝石英、蓝宝石、氟化钙、金刚石、钇铝石榴石(YAG)、Si3N4, ZrO2, A1203、HfO2等,以及其他在光波频率范围内为透明的介质,但不以此为限,由于该类材料具有化学惰性,该类材料制作的反射结构102置于样品测量池100中时,其接触面1021不会被样品测量池100内的待测样品、待测样品所含杂质所破坏。或者,接触面1021附着有对待测样品、待测样品中的杂质具有化学惰性的材料。
[0025]在本实施方式中,所述反射面1022上可镀设高反射率的反射膜,以增强反射效果,但不以此为限。反射膜按材质的不同一般可以分为介质膜或金属膜等,但不以此为限,相较于现有技术,由于本实施方式中的反射膜设置于反射面1022上,反射膜不接触待测样品、待测样品中的杂质,当将该反射结构102置于高温、高湿、高粉尘、腐蚀性的样品测量池100中时,样品测量池100中的待测样品、待测样品中的杂质不会进入反射膜内部或反射膜与反射面1022连接处,反射膜的反射性能不会受到损伤。因此,本实施方式的反射结构102适用于恶劣环境(高粉尘、腐蚀性、高水份、高温等);另外,本实施方式中的入射光L通过入射部分进入所述反射腔101,当入射光L满足一定的入射条件时,光线可在反射腔101内多次反射,从而实现更长的光程。因此,本实施方式具有环境适应能力强和长光程的优点。
[0026]在本实施方式中,所述反射结构102可为两个相对设置的二次反射型棱镜102,二次反射型棱镜102是指光线在棱镜102内部反射两次的棱镜102。棱镜102可为直角棱镜、角锥棱镜、等腰棱镜等,但不以此为限,棱镜102的类型可根据实际情况而定。所述反射面1022为全反射面1022,光线在全反射面1022处发生全反射。如图3所示,全反射是指光从光密介质(nl)入射到光疏介质(n2,nl>n2),当入射角大于临界角(arcsin (n2/ nl))时,光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称为全反射面。
[0027]在本实施方式中,以两个棱镜102为例,所述棱镜102包含两个全反射面1022,所述全反射面1022发生全反射的临界角为第一临界角,当所述入射光L与所述全反射面1022的夹角不小于所述第一临界角时,所述入射光L于所述全反射面1022之间多次全反射。本实施方式利用棱镜102的全反射作用,可实现棱镜102内部及棱镜102之间的反射过程,只需控制入射光线L的入射角度,即可实现棱镜102内部及棱镜102之间多次反射,从而实现长光程,且棱镜102的全反射面1022不接触待测量样品,如此,样品测量池100的环境适应性得到了提升。假设棱镜102由BK7材料制成,由BK7制成的棱镜102,随着波长变化范围从红外到真空紫外,产生全反射的临界角的变换范围是42°到40.76。,例如此时入射光L与全反射面1022的夹角为45°,则该角度大于产生全反射的临界角,入射光L于所述棱镜102的所述多个全反射面1022之间多次全反射,具体的,如图1所示,入射光线L与其中一个棱镜102的接触面1021的光轴呈一夹角入射,此夹角可以保证入射光L达到第一个全反射面1022上的时候与全反射面1022之间的夹角约为45°,光线在棱镜102的内部的两个全反射面1022处经历两次全内反射后出射,出射光线入射到另外一个棱镜102,同样经历两次全内反射后出射,光线反复在两个棱镜102之间传播,最后由两个棱镜102其中之一出射。其中,由于入射光线L与接触面1021的光轴呈一夹角入射,光线在两个棱镜102之间可实现螺旋状传播,可提高全反射面1022的利用率。
[0028]在本实施方式中,如图4所示,所述棱镜102形成第一平面1027及第二平面1028,所述棱镜102的所述两个反射面1022交界处形成一轴线1025,所述轴线1025即为交界区域1025,所述第一平面1027垂直于所述轴线1025,所述第二平面1028垂直于所述第一平面1027且包括所述入射光L,所述入射光L与与所述第一平面1027之间的夹角α大于0°且小于90°,但不以此为限。入射光L可不位于所述第二平面1028内,也可以不严格等于夹角α,即入射光L可以有误差范围,所述误差范围可为α ±10°,但不以此为限。
[0029]在本实施方式中,所述反射面1022上可以镀设有高反射率的反射膜,如此,即使利用棱镜102的全反射作用,也可进一步增强反射效果。反射膜按材质的不同可以分为介质膜或金属膜等,反射膜镀在棱镜102外侧,使得样品测量池100适用于恶劣环境。
[0030]如图2所示,所述至少两个棱镜102的所述接触面1021及所述多个反射面1022的至少其中之一为非平面,非平面可为球面、柱面、二次曲面或自由曲面等,但不以此为限,可依据实际情况而定。
[0031]在本实施方式中,如图5所示,以两个棱镜102为例,且两个棱镜102的其中之一反射面1022均为球面,其中一个棱镜102上可设置通光孔1023,入射光L通过所述通光孔1023入射至其中另一个棱镜102的所述接触面1021上,且所述入射光L经反射面1022多次反射后可由所述通光孔1023射出,但不以此为限,入射光L也可从棱镜102的侧面进出。由于反射面1022为球面,经多次反射得到的光斑一般呈闭合形式分布,即入射光L和出射光从同一位置进出,多次反射后出射光的光斑与入射光L的光斑可以重合、彼此邻近或彼此间隔多个光斑,光斑的分布、出射光的光斑与入射光L的光斑的位置关系根据实际情况而定,当入射光L和出射光从同一个位置进出时,可提高样品测量池100的稳定性,亦可实现样品测量池100的小型化。
[0032]在本实施方式中,如图5所示,可以在两个棱镜102的至少其中之一上设置通光孔
1023;通光孔1023的数量不限于一个,如图6所示,例如可以在一个棱镜102上设置多个通光孔1023 ;通光孔1023的位置不限于在棱镜102的中部,例如通光孔1023可以设置于棱镜102的边缘位置,即通光孔1023可以贯穿棱镜102的边缘,此时通光孔1023为非闭合性孔;棱镜102上也可以不设置通光孔1023,例如入射光L从棱镜102的侧边入射至所述反射腔101中。
[0033]在本实施方式中,由于在光线的传播过程中,光线要进入棱镜102内部,如果设计不当,棱镜102表面的反射光可能会对入射光L形成的主光路形成干扰,造成检测灵敏度低。实验研究发现,造成该问题的本质在于,两个棱镜102的接触面1021之间相互平行,本身相当于一个平行平面腔,如果破坏其平行度,则可以降低材料表面的反射光对主光路的影响。因此,本实施方式中将所述至少两个棱镜102的所述接触面1021及所述多个反射面1022的至少其中之一设置为非平面,例如为球面、柱面、二次曲面或自由曲面、非球面等,但不以此为限,如此,当入射光L入射至反射面1022上时,反射出来的光线与入射光L之间会有夹角,从而防止反射过程形成的光线对入射光L形成的主光路产生干扰,降低样品测量池100内的杂散光。由计算机仿真实验得知,在其他影响因素一致的情况下,非平面的曲率半径越小,则棱镜102表面反射光对主光路的影响就越小,通过合理选择曲率半径,可以有效避免棱镜102表面反射光对主光路的影响。另外,将所述至少两个棱镜102的所述接触面1021及所述反射面1022的至少其中之一设置为非平面,由于入射光L的实际光斑会有一定的发散角,光斑的大小会随着传播距离的增大而增大,非平面的设置相当于会聚透镜,可减小光斑的尺寸,对入射光L的发散角进行约束。
[0034]在本实施方式中,例如入射光L由准直器发出,从准直器出射的光斑具有一定的发散角,光源200和准直器的参数决定了光斑大小和传播距离之间的变化关系,光斑的大小会随着传播距离先减小后增
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