本發(fā)明涉及一種樣品單元，例如一種在基于激光吸收光譜的氣體分析中使用的樣品單元。
背景技術(shù)：
：已知的氣體分析系統(tǒng)包括一個或多個樣品單元，例如一個或多個赫里奧特單元(herriotcell)，其用于容納待被分析的氣體樣品并且激光束通過該單元以便與氣體樣品相互作用。樣品單元和其它光學(xué)組件的布置影響氣體分析系統(tǒng)的幾何形狀、尺寸和性能。例如，為了使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊(例如為了能夠?qū)⑾到y(tǒng)容納到緊湊的可運(yùn)輸?shù)臍んw內(nèi))，能夠提供樣品單元和其它光學(xué)組件的合適布置是重要的。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：在本發(fā)明的第一方面，提供了一種光學(xué)單元，其包括：相對的第一反射元件和第二反射元件；在第一反射元件中的入口孔；和在第二反射元件中的出口孔。入口孔和出口孔可被配置成使得在操作過程中經(jīng)由入口孔引入到單元內(nèi)的光在經(jīng)由出口孔離開單元之前，由第二反射元件反射至少一次以及由第一反射元件反射至少一次。光可包括激光輻射，例如至少一個激光束。光可包括紅外光或可見光，例如紅外級光束或可見光激光束。激光束可包括脈沖激光束，其包括脈動的激光輻射。光學(xué)單元可以是多通(multi-pass)光學(xué)單元。光學(xué)單元可包括赫里奧特類型的單元。光學(xué)單元可包括適配的或變型的赫里奧特單元。由光在入口孔和出口孔之間行進(jìn)的路徑可限定路徑長度，并且單元可包括用于獲得所述第二反射元件和所述第一反射元件的相對移動以使得所述單元的路徑長度被改變的調(diào)節(jié)設(shè)備。該相對移動可包括將第一反射元件和第二反射元件中的一個保持處于固定位置以及將第一反射元件和第二反射元件中的另一個移動(例如旋轉(zhuǎn)和/或平移)。備選地，該相對移動可包括移動(例如旋轉(zhuǎn)和/或平移)第一反射元件和第二反射元件兩者。調(diào)節(jié)設(shè)備可移動(例如旋轉(zhuǎn)和/或平移)第一反射元件和/或第二反射元件。所述調(diào)節(jié)設(shè)備可被配置成通過改變光在進(jìn)入單元和離開單元之間進(jìn)行的反射次數(shù)來改變路徑長度。通過改變光在離開單元之前的由第一反射元件和第二反射元件進(jìn)行的光的反射次數(shù)，可改變光在其上與單元中的樣品氣體相互作用的路徑長度。該相對移動可包括第二反射元件和/或所述第一反射元件的旋轉(zhuǎn)。該相對移動可包括第二反射元件和/或所述第一反射元件的平移。在操作過程中，所述光可在多個第一反射點(diǎn)處從第一反射元件反射，并且可在多個第二反射點(diǎn)處從第二反射元件反射。所述單元可包括用于獲得第二反射元件和第一反射元件的相對移動從而將出口孔定位在所述第二反射點(diǎn)中的選定的一個反射點(diǎn)處的調(diào)節(jié)設(shè)備。因此，可通過適當(dāng)?shù)囟ㄎ怀隹诳讈砀淖児庠陔x開單元之前的反射次數(shù)。所述調(diào)節(jié)設(shè)備可被配置成獲得所述相對移動，以便將出口孔的位置從第二反射點(diǎn)中的一個階躍到第二反射點(diǎn)中的選定的另一個。所述調(diào)節(jié)設(shè)備可被配置成引起出口孔和第二反射點(diǎn)的預(yù)定量的相對移動，該預(yù)定量對應(yīng)于第二反射點(diǎn)間隔。該多個第一反射點(diǎn)中的至少一些(任選地該多個第一反射點(diǎn)中的每一個)可被布置成與第一反射元件的軸線相距大體相同的徑向距離。該多個第二反射點(diǎn)中的至少一些(任選地該多個第二反射點(diǎn)中的每一個)可被布置成與第二反射元件的軸線相距大體相同的徑向距離。所述多個第一反射點(diǎn)中的至少一些(任選地所述多個第一反射點(diǎn)中的每一個)可從多個第一反射點(diǎn)中的相應(yīng)相鄰的一個間隔開大體相同的第一角度。所述多個第一反射點(diǎn)中的至少一些(任選地所述多個第一反射點(diǎn)中的每一個)可從多個第二反射點(diǎn)中的相應(yīng)相鄰的一個間隔開大體相同的第二角度。該第一角度可與第二角度大體相同。入口孔可被定位在相對于所述第一反射元件的中心軸線的偏離軸線的位置處。出口孔可被定位在相對于所述第二反射元件的中心軸線的偏離軸線的位置處。第一反射元件可具有圓形對稱的反射表面。第二反射元件可具有圓形對稱的反射表面。第一反射元件可包括拋物面反射鏡。第二反射元件可包括拋物面反射鏡。在本發(fā)明的可獨(dú)立地提供的另一個方面中，提供了一種檢測系統(tǒng)，其包括：至少一個激光器，其被配置成產(chǎn)生至少一個激光束以便激發(fā)一種或多種不同的化合物；用于容納一定體積的樣品氣體的樣品單元；至少一個引導(dǎo)裝置，其被配置成將至少一個激光束引導(dǎo)到樣品單元；和用于檢測從單元輸出的光的檢測器設(shè)備，其中所述樣品單元包括：相對的第一反射元件和第二反射元件；在第一反射元件中的入口孔；和在第二反射元件中的出口孔，其中所述入口孔和出口孔被配置成在操作過程中在經(jīng)由出口孔離開單元之前由第二反射元件反射至少一次，以及由第一反射元件反射至少一次。檢測器設(shè)備可被布置在所述樣品單元的第一側(cè)，以及所述至少一個激光器可被布置在所述樣品單元的第二大體相對側(cè)。該系統(tǒng)可以是連續(xù)排放監(jiān)測系統(tǒng)。至少一種化合物可包括下述中的至少一種：no，no2，h2o，co，co2，ch4，so2，nh3，c2h2和o2。在本發(fā)明的可獨(dú)立地提供的另一個方面中，提供了一種測試、測量或檢測氣體存在的方法，其包括：通過樣品單元的第一反射元件中的入口孔將光引導(dǎo)到容納氣體的樣品單元內(nèi)；在光在第一反射元件和第二反射元件之間進(jìn)行反射之后接收來自樣品單元的第二反射元件中的出口孔的光；以及檢測所接收到的光。在一個方面中的特征可以任何適當(dāng)組合的方式作為另一個方面中的特征來應(yīng)用。例如，方法、系統(tǒng)或單元特征中的任何一個可作為任一其它方法、系統(tǒng)或單元特征來應(yīng)用。附圖說明現(xiàn)在將僅通過實(shí)例的方式并參照附圖來對本發(fā)明的各個方面進(jìn)行描述，其中：圖1是激光光譜系統(tǒng)的示意圖；圖2是激光光譜系統(tǒng)的激光模塊的示意圖；圖3是適于激光光譜系統(tǒng)的殼體的透視圖；圖4是多通光學(xué)單元的示意圖；以及圖5是多通光學(xué)單元的反射元件的示意圖。具體實(shí)施方式圖1是用于分析收集在傳感器設(shè)備12的樣品單元10中的氣體的激光光譜系統(tǒng)的示意圖。該系統(tǒng)包括光學(xué)耦合到傳感器設(shè)備12的激光器模塊14。該系統(tǒng)還包括控制器16，其以電子、電性或其它方式連接到激光器模塊14和傳感器設(shè)備12。激光器模塊14包括多個激光器18和至少一個引導(dǎo)裝置，該引導(dǎo)裝置為多個光學(xué)元件20的形式，光學(xué)元件20被布置成將來自激光器的激光束沿著共同的光學(xué)路徑引導(dǎo)到樣品單元10內(nèi)，如下面關(guān)于圖2更詳細(xì)地描述的那樣。除了樣品單元10之外，傳感器設(shè)備12還包括導(dǎo)向光學(xué)元件22和包括多個檢測器的檢測器設(shè)備24。這些檢測器被配置成檢測來自樣品單元的光。該光可以是紅外光、可見光、任何其它合適波長的光或來自電磁波光譜的任何合適部分的光?？刂破?6包括控制模塊26和信號處理器28?？刂颇K26被配置成控制激光器的操作。信號處理器28被配置成處理從檢測器設(shè)備24獲得的信號?？刂破?6可以為例如適當(dāng)?shù)鼐幊痰膫€人計(jì)算機(jī)或其它計(jì)算機(jī)的形式，或者可包括專用電路或其它硬件，例如一個或多個asic、fpga或硬件和軟件的任何合適組合。在一些實(shí)施例中，控制模塊26和處理模塊可作為單獨(dú)的不同的組件提供(例如單獨(dú)的處理資源)，而不是如圖1中所示的被設(shè)置在相同控制器組件內(nèi)。樣品單元10具有光學(xué)入口孔和光學(xué)出口孔。樣品單元10可以是例如赫里奧特單元(herriotcell)或任何其它合適類型的樣品單元。圖1所示的樣品單元10限定氣體樣品可被引入并收集到其中的體積。該氣體可包括所關(guān)注的一種或多種不同的化合物?？蓪碜约す馄?8的光通過樣品單元10來確定收集在樣品單元10中的氣體是否包含這些化合物。如果光在對應(yīng)于所關(guān)注的化合物的吸收光譜或吸收線的波長范圍內(nèi)，則當(dāng)光穿過單元時所引起的任何光的吸收可能是由于在樣品中存在所關(guān)注的化合物。一旦確定吸收水平，則可用于確定樣品中的所關(guān)注的化合物的物理性質(zhì)，例如濃度。由于不同的化合物具有不同波長的吸收光譜，不同波長的光被提供到樣品單元10。圖2是圖1中所示激光光譜系統(tǒng)的激光模塊14的一部分的更詳細(xì)示意圖。光學(xué)元件20包括一組部分反射鏡32和分色鏡34。部分反射鏡鏡32包括第一反射鏡36，第二反射鏡38，第三反射鏡40，第四反射鏡42和第五反射鏡44。激光器18包括第一激光器46，第二激光器48，第三激光器50，第四激光器52，第五激光器54和第六激光器56。部分反射鏡32和分色鏡34被配置成將來自激光器18的激光束沿著共同的光學(xué)路徑引導(dǎo)到點(diǎn)58。在系統(tǒng)中還包括(但在圖2中未示出)用于將合并的激光束30沿著共同的光學(xué)路徑從點(diǎn)58引導(dǎo)到樣品單元10的附加導(dǎo)向光學(xué)元件。每個激光器46，48，50，52，54，56都具有相應(yīng)的反射鏡36，38，40，42，44，34。部分反射鏡32和分色鏡34被布置在一條直線上。每個反射鏡相對于該直線以45度傾斜。該直線限定從第一反射鏡36到分色鏡34然后到點(diǎn)58的傳播方向。合并的激光束30沿著該傳播方向進(jìn)行傳播?？梢允褂萌魏魏线m的部分反射鏡。在圖2的實(shí)施例中，每個部分反射鏡包括被涂覆的紅外線baf2或caf2窗口，該窗口具有被施加以便控制前表面的寬帶反射的光學(xué)涂層。在替代實(shí)施例中可使用任何其它合適的材料。在圖2的實(shí)施例中，使用了兩種涂層，涂層為80∶20(80％的透射率，20％的反射率)和50∶50(50％的透射率，50％的反射率)。這可允許各種激光功率被調(diào)節(jié)以將每個激光器的輸出功率協(xié)調(diào)到一致的值(在實(shí)際極限值內(nèi))。在替代實(shí)施例中可使用更多或更少的涂層。圖2的部分反射鏡的涂層被設(shè)計(jì)成寬帶，使得在它們響應(yīng)于波長(尤其所關(guān)注波長附近)的改變的任何變化減少或最小化?？梢允褂萌魏魏线m的分色鏡。在圖2的實(shí)施例中，分色鏡包括被涂覆的紅外線baf2窗口，該窗口具有被施加具以便使得低于特定波長的光被反射以及高于特定波長的光被透射的光學(xué)涂層。在替代實(shí)施例中可使用任何其它合適的材料。在圖2的實(shí)施例中，該涂層用于諸如反射波長小于1微米的光，以及用于透射波長大于1微米的光。在其它實(shí)施例中，可使用其它合適類型的反射鏡或光學(xué)裝置來代替部分反射鏡和分色鏡。例如，在一些實(shí)施例中，可在分色鏡34的位置處(例如在點(diǎn)58之前的最后一個反射鏡位置處)使用反射鏡(既不是分色鏡也不是部分反射鏡)?？稍谧詈蟮奈恢锰幨褂眠@樣的反射鏡以將更多的功率引入到單元中。這是可能的，因?yàn)榛蛘呷绻詈蟮奈恢貌痪哂性谒竺娴娜魏胃郊拥募す馄鳎沟眉す鉄o需穿過最后一個位置。在替代實(shí)施例中，可以使用任何合適的數(shù)目和組合的部分反射鏡和分色鏡。每個部分反射鏡32被配置成部分地反射以及部分地透射入射到其上的光。反射鏡的反射和透射特性被選擇成將來自激光器18的激光束沿著共同的光學(xué)路徑引導(dǎo)。在圖2的實(shí)施例中，每個部分反射鏡32反射來自相應(yīng)的激光器18的入射光的20％并透射入射光的80％。在替代實(shí)施例中，部分反射鏡32可具有不同的反射和透射特性。分色鏡34由反射波長范圍限定，并且被配置成反射在反射波長范圍內(nèi)的波長的光，以及透射在反射波長范圍外的波長的光。分色鏡34的反射波長范圍被選擇成對應(yīng)于第六激光器56的波長范圍，使得來自第六激光器56的光被反射，而來自第一激光器至第五激光器的光被透射。反射鏡是平面的或非楔形的光學(xué)元件。有利地，這允許系統(tǒng)以正交方式操作。例如，該系統(tǒng)具有一幾何布置以使得從第一反射鏡36到分色鏡34的傳播方向大體垂直于從激光器18輸出的激光束。在一些實(shí)施例中使用平面或非楔形光學(xué)元件的另一個優(yōu)點(diǎn)是，激光束到共同光學(xué)路徑的引導(dǎo)可大體與波長無關(guān)，例如使得由光學(xué)元件所導(dǎo)致的任何畸變(distortion)效應(yīng)或其它偽影(artefacts)可大體與波長無關(guān)。然而，使用反射鏡可導(dǎo)致所產(chǎn)生的光信號受到條紋干涉影響。這些影響可通過選擇光學(xué)元件的尺寸(特別是厚度)來控制系統(tǒng)的自由光譜范圍而減少。自由光譜范圍是兩個連續(xù)的最大值或兩個連續(xù)的最小值之間的波長差異的量度。典型地，光學(xué)元件的合適厚度小于1毫米。該選擇呈現(xiàn)為最小4cm-1或更大的自由光譜范圍。通過控制自由光譜范圍，可以將發(fā)生條紋效應(yīng)(fringingeffect)的頻率偏移到不與樣品單元10中化合物的測量重合和/或發(fā)生干擾。該量級的自由光譜范圍提供光譜窗口，其在寬度上類似于由整個激光掃描所覆蓋的光譜窗口。預(yù)期的效果是在激光脈沖背景上的曲率。該背景可使用作為信號處理的一部分的光譜擬合算法來移除。通過使用非平面或楔形的光學(xué)元件，可以避免在傳感器設(shè)備12中的導(dǎo)向光學(xué)元件22和在將光引導(dǎo)到樣品單元10的光學(xué)器件中的附加的條紋效應(yīng)。在圖2中的每個激光器具有屬于該五個部分反射鏡32和一個分色鏡34的組的相應(yīng)反射鏡。在操作過程中，來自第一激光器46的激光束傳遞到第一反射鏡36，然后從第一反射鏡36到達(dá)點(diǎn)58。第一反射鏡36被傾斜，以使得來自第一激光器46的激光束被第一反射鏡36以直角反射。類似地，第二激光器至第五激光器中的每一個具有由第二反射鏡到第五反射鏡所限定的相應(yīng)的光學(xué)路徑。第六光學(xué)路徑以相同的方式限定，即從第六激光器56到分色鏡34再到達(dá)點(diǎn)58。所有的反射鏡以與第一反射鏡36相同的傾斜角度布置，以使得每個光學(xué)路徑在其與它的相應(yīng)反射鏡的交點(diǎn)處以直角彎曲。反射鏡被布置成使得來自激光器46，48，50，52，54，56的激光束在由它們對應(yīng)的光學(xué)元件36，38，40，42，44，34反射之后沿著共同的光學(xué)路徑經(jīng)由點(diǎn)58到達(dá)單元10。例如，共同的光學(xué)路徑可具有在第一反射鏡36處的一端以及在通到樣品單元10的入口孔84處的另一端，并可延伸通過點(diǎn)58，且當(dāng)沿著共同的光學(xué)路徑傳遞時，每個相應(yīng)激光器的光學(xué)路徑與共同的光學(xué)路徑結(jié)合。因此，每個激光器的光學(xué)路徑可大體上重疊。在操作過程中，激光器18由控制模塊26或在其它實(shí)施例中由其它控制組件進(jìn)行控制，以按序列產(chǎn)生脈沖。該序列可如下。第一激光器46產(chǎn)生第一脈沖，其由光學(xué)元件引導(dǎo)到點(diǎn)58，并進(jìn)而傳遞到樣品單元10。隨后，第二激光器48產(chǎn)生第二脈沖，其由光學(xué)元件引導(dǎo)到點(diǎn)58并進(jìn)而傳遞到樣品單元10。這之后依次由第三激光器50產(chǎn)生第三脈沖，其由光學(xué)元件引導(dǎo)到點(diǎn)58并進(jìn)而傳遞到樣品單元10，由第四激光器52產(chǎn)生第四脈沖，其由光學(xué)元件引導(dǎo)到點(diǎn)58并進(jìn)而傳遞到樣品單元10，由第五激光器54產(chǎn)生第五脈沖，其由光學(xué)元件引導(dǎo)到點(diǎn)58并進(jìn)而傳遞到樣品單元10，以及由第六激光器56產(chǎn)生第六脈沖，其由光學(xué)元件引導(dǎo)到點(diǎn)58并進(jìn)而傳遞到樣品單元10。在第六脈沖之后，該序列被重復(fù)。來自每個激光器的脈沖光束在時間上交錯和/或不重疊，并沿著共同的路徑傳播到樣品單元10。按照上述序列，第一脈沖入射到第一反射鏡36上并由第一反射鏡36反射，然后由第二反射鏡，第三反射鏡，第四反射鏡，第五反射鏡和分色鏡34傳遞到點(diǎn)58，并進(jìn)到樣品單元10和檢測器設(shè)備24。隨后，第二脈沖入射到第二反射鏡38并由第二反射鏡38反射，然后由第三反射鏡，第四反射鏡，第五反射鏡和分色鏡34傳遞到點(diǎn)58，并進(jìn)而傳遞到樣品單元10和檢測器設(shè)備24。隨后，第三脈沖入射到第三反射鏡40并由第三反射鏡40反射，然后由第四反射鏡，第五反射鏡和分色鏡34傳遞到點(diǎn)58，并進(jìn)而傳遞到樣品單元10和檢測器設(shè)備24。隨后，第四脈沖入射到第四反射鏡42并由第四反射鏡42反射，然后由第五反射鏡44和分色鏡34傳遞到點(diǎn)58，并進(jìn)而傳遞到樣品單元10和檢測器設(shè)備24。隨后，第五脈沖入射到第五反射鏡44并由第五反射鏡44反射，然后由分色鏡34傳遞到點(diǎn)58，并進(jìn)而傳遞到樣品單元10和檢測器設(shè)備24。序列中的最后一個脈沖是第六脈沖，該脈沖入射到分色鏡34并由分色鏡34反射到點(diǎn)58，并進(jìn)而傳遞到樣品單元10和檢測器設(shè)備24。脈沖序列之后被重復(fù)。脈沖穿過樣品單元10到達(dá)傳感器設(shè)備12。在傳感器設(shè)備12中的導(dǎo)向光學(xué)元件22將光(來自第一激光器至第五激光器)從單元導(dǎo)向到第一檢測器，該第一檢測器對于來自第一激光器至第五激光器的光而言是敏感的。因此，在該實(shí)施例中，檢測器中的一個對于來自多于一個的激光器的光而言是敏感的。在傳感器設(shè)備12中的導(dǎo)向光學(xué)元件22將光(源自于第六激光器)從單元導(dǎo)向到第二檢測器，該第二檢測器對于來自第六激光器56的光而言是敏感的。導(dǎo)向光學(xué)元件22包括第二分色鏡，其將第六激光器56的光朝向第二檢測器引導(dǎo)以及將第一激光器至第五激光器的光引導(dǎo)到第一檢測器。第二分色鏡的光學(xué)特性匹配于激光模塊14的分色鏡34的特性。導(dǎo)向光學(xué)元件22包括兩個獨(dú)立的偏離軸線的拋物面反射鏡，以便將光的兩個不同的分支聚焦到兩個檢測器上。控制模塊將激光器、第一檢測器和第二檢測器的操作同步，使得每個檢測信號對應(yīng)于從激光器的相應(yīng)一個所接收到的光。圖1的激光器18是半導(dǎo)體二極管激光器，其可操作以在波長的子范圍內(nèi)產(chǎn)生光。激光器可以是量子級聯(lián)激光器，例如脈沖啁啾量子級聯(lián)激光器。但是在替代的實(shí)施例中，可以使用任何其它合適類型的激光器。激光器可以產(chǎn)生例如2至3毫米直徑的光束或任何其它合適大小的光束。波長的子范圍可在紅外光譜內(nèi)。波長范圍被選擇成對應(yīng)于一種或多種化合物的測量。由此儀器可提供多個波長范圍的光，并且可例如將可見光、近紅外光和/或中紅外光合并以充分利用每種化合物的相應(yīng)最合適波長。表1示出適于激光器18的波長范圍、相應(yīng)的波數(shù)范圍和由在該波長范圍內(nèi)的光檢測到的相應(yīng)化合物的示例性實(shí)施方式：激光器波長范圍(微米)波數(shù)范圍(cm-1)檢測到的化合物15.2632-5.23561900-1910氮氧化物(no)，水(h2o)26.1538-6.11621625-1635二氧化氮(no2)34.4742-4.47432225-2235一氧化碳(co)，二氧化碳(co2)47.4627-7.43491340-1345甲烷(ch4)，二氧化硫(so2)510.0-10.2980-1000氨(nh3)，乙炔(c2h2)60.7605-0.759913150-13160氧氣(o2)表1對激光器波長范圍的謹(jǐn)慎選擇允許針對每個激光波長進(jìn)行多次測量。如在表1中可以看出，前五個激光器的波長范圍的數(shù)量級為相同的量級。然而，用于檢測氧氣的第六激光器的波長范圍的數(shù)量級小一個量級(相對于前五個激光器的波長范圍的數(shù)量級)。第一檢測器和第二檢測器被選擇成相應(yīng)地在第一激光器至第五激光器的波長范圍內(nèi)或在第六檢測器的波長范圍內(nèi)檢測光?？刂颇K26被配置成將一個或多個電子控制信號發(fā)送到激光器18。響應(yīng)于電子控制信號，激光器18產(chǎn)生合并(或組合)的激光束30。控制信號用于按序列地脈動激光器18。換言之，控制信號用于按序列驅(qū)動每個激光器18，以使得在一個樣品時間間隔內(nèi)僅來自一個激光器的光被提供給光學(xué)元件20。光學(xué)元件20被配置成將來自每個激光器的光沿著激光器的光學(xué)路徑引導(dǎo)以便使光沿著共同路徑到達(dá)樣品單元10。以這種方式，控制模塊26控制激光器模塊14產(chǎn)生合并的激光束30，并將合并的激光束30提供到樣品單元10。激光器之間的切換頻率被選擇成確保在傳感器設(shè)備12中獲得可靠的測量。具體地，光脈沖用于穿越其樣品單元的光學(xué)路徑所花費(fèi)的時間取決于脈沖的物理特性和樣品單元10的尺寸。如果在一個樣品時間間隔內(nèi)有來自多于一個的激光器的光入射到采樣單元10內(nèi)，則可能會發(fā)生導(dǎo)致測量不可靠的干擾。因此，隨后的激光脈沖的脈沖長度和頻率被控制和選擇成將光穿越其樣品單元的光學(xué)路徑所花費(fèi)的時間考慮在內(nèi)，以確保僅僅來自一個激光器的光在一個樣品時間間隔內(nèi)存在于樣品單元10內(nèi)。對于來自激光器18的脈沖而言，合適的脈沖持續(xù)時間可在100納秒和5000納秒之間。在一些實(shí)施例中連續(xù)脈沖的頻率可高達(dá)100千赫。信號處理器28處理來自檢測器的檢測信號來確定正被研究的不同化合物的濃度和/或相對量，或確定任何其它所需的性質(zhì)。信號處理器28使用任何合適的已知處理技術(shù)來確定濃度、相對量或其它性質(zhì)。還可提供校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)。一個示例性的校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)包括相機(jī)和反射鏡調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。相機(jī)被定位在點(diǎn)58處或被定位在點(diǎn)58附近以便與合并的激光束30的所需傳播方向相交。該所需的傳播方向是如此的以至于合并的激光束30在正常操作中將經(jīng)由共同的光學(xué)路徑進(jìn)入樣品單元10。在校準(zhǔn)步驟中，樣品光束由激光器18產(chǎn)生并且由光學(xué)元件20引導(dǎo)到相機(jī)。相機(jī)檢測入射到其上的樣品光束相對于所需傳播方向的位置。反射鏡調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)部分反射鏡32和分色鏡34的位置(特別是相對于傳播方向的傾斜度)以將激光器18的光學(xué)路徑與所需傳播方向大體對準(zhǔn)以及將光學(xué)路徑彼此大體對準(zhǔn)。例如，光學(xué)路徑大體在1.1°的公差內(nèi)對準(zhǔn)。對每個激光器18重復(fù)校準(zhǔn)步驟。圖3是適于激光光譜系統(tǒng)的殼體的透視圖。殼體具有上部60和下部62。上部60具有剝離蓋64，其由第一釋放鎖扣和第二釋放鎖扣66固定在閉合位置。樣品單元10位于殼體的上部60內(nèi)。為樣品供應(yīng)管68形式的氣體供應(yīng)裝置將氣體提供到樣品單元。樣品返回管70給來自樣品單元的氣體提供出口。通風(fēng)經(jīng)由上部60中的通風(fēng)口72提供給樣品單元。下部62具有操作員用戶輸入顯示器74和吹掃控制顯示器76。在圖3的實(shí)施例中，用戶輸入顯示器用于與分析儀交互以及用于測量和狀態(tài)的可視通信。在該實(shí)施例中，用戶輸入顯示器提供一些維護(hù)功能，但其主要目的是提供測量值和狀態(tài)的通信。圖3實(shí)施例的吹掃控制顯示器76用于控制外殼的空氣吹掃。這可能是危險(xiǎn)區(qū)域安裝的要求，在其中必須采取措施來防止火災(zāi)隱患。在這種情況下，經(jīng)由吹掃控制顯示器76控制的空氣吹掃給系統(tǒng)的外殼或殼體供應(yīng)(例如不斷供應(yīng))潔凈的空氣，以防止建立易爆的環(huán)境。連接到下部62的還有三個輸出導(dǎo)管78。導(dǎo)管提供電擊穿，其允許功率和控制信號被發(fā)送到系統(tǒng)并允許從系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)。所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以例如為數(shù)字信號、數(shù)字健康信號、指示測得的氣體值的(例如4-20ma信號的)模擬信號、更復(fù)雜的協(xié)議(諸如modbus)的形式，或?yàn)槿魏纹渌线m的形式。上述布置提供一種緊湊的系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，殼體可為約550厘米長，上部可為約200厘米高以及下部可為約370厘米高。樣品供給管68和樣品返回管70提供通過樣品單元的流體連通路徑。樣品氣體可從遠(yuǎn)程位置收集，并且可經(jīng)由樣品供應(yīng)管68被輸送到樣品單元待以被采樣。樣品氣體然后可經(jīng)由樣品返回管70從樣品單元排走。樣品供應(yīng)管68與樣品返回管70一起允許儀器遠(yuǎn)程操作(相比于原位發(fā)射感測)。在替代實(shí)施例中可以使用任何其它合適的氣體供應(yīng)布置。樣品處理系統(tǒng)(shs)單元(未示出)可被設(shè)置以控制樣品單元10中的氣體壓力?？梢允褂萌魏魏线m的shs單元或其它壓力控制裝置，其可以包括或可以不包括泵，可以由或可以不由泵驅(qū)動，或可以包括或可以不包括其它的壓力控制組件(諸如閥布置)。在圖3的實(shí)施例中，shs單元包括抽吸器而不是泵。但在其它實(shí)施例中可以使用泵或其它壓力控制裝置或元件。此外，殼體包括至少一個吸收元件以便吸收不沿著共同路徑引導(dǎo)到樣品單元10的激光。該至少一個吸收元件可包括附加的光學(xué)元件，例如楔形的光學(xué)元件。圖4更詳細(xì)地示出圖1的實(shí)施例的樣品單元10。該單元包括第一反射元件80，第二反射元件82，入口孔84和出口孔86。入口孔84的直徑足夠大以允許激光束進(jìn)入。例如，激光束可具有2至3毫米的直徑。反射元件可以是拋物面反射鏡。第一反射元件80和第二反射元件82彼此相對，并由一橫向長度分隔開。中心軸線在第一反射元件80的中心點(diǎn)和第二反射元件82的中心點(diǎn)之間沿著橫向長度延伸。入口孔84定位在第一反射元件80上，出口孔86定位在第二反射元件82上。該設(shè)置與標(biāo)準(zhǔn)赫里奧特單元(僅在一個反射元件上設(shè)置一個孔以提供一個入口和一個出口)不同。圖4的樣品單元允許輸入光學(xué)器件和輸出光學(xué)器件在空間上獨(dú)立地定位在單元的相對兩側(cè)上。有利地，這可減小系統(tǒng)的總體積，并且可改進(jìn)以便易于進(jìn)行維護(hù)和生產(chǎn)。在單元一側(cè)上的激光器以及在另一側(cè)上的檢測器的分離可提供簡化的布置，并且使得在系統(tǒng)的殼體內(nèi)可具有導(dǎo)向光學(xué)器件或其它元件的較不復(fù)雜的布置。出口孔86被定位成使得通過入口孔84引入到單元內(nèi)的光不會直接進(jìn)入到出口孔86，而是在到達(dá)出口孔86之前被反射離開第二反射元件82至少一次。被反射離開第二反射元件82的光在到達(dá)出口孔86之前將被反射離開所述第一反射元件80至少一次。出口孔86的位置因此限定了由光在離開單元之前所采取的在第一反射元件和第二反射元件之間的反射次數(shù)，及因此限定了光在單元內(nèi)的路徑長度。樣品單元具有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其相對于第一反射元件80移動第二反射元件82(或反之亦然)，并因此相對于入口孔84移動出口孔86從而改變樣品單元路徑長度。在一個實(shí)施例中，該調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括平移機(jī)構(gòu)，其配置成使得第二反射元件82相對于第一反射元件80在中心軸線的方向上平移。通過使得第二反射元件82平移，在單元中的光學(xué)路徑的路徑長度可以被改變(由于反射次數(shù)依賴于在兩個相對的反射元件之間的橫向長度)。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的第二實(shí)施例包括旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其被配置成使得第二反射元件82相對于第一反射元件80旋轉(zhuǎn)。該旋轉(zhuǎn)是圍繞中心軸線的。第二反射元件82的旋轉(zhuǎn)改變了出口孔86相對于第二反射元件82的中心點(diǎn)的位置。通過旋轉(zhuǎn)第二反射元件82，可容易地以離散的距離間隔改變在樣品單元中的光學(xué)路徑的路徑長度。例如，路徑長度可以40厘米的級變化到總共5米。在所提及的第一實(shí)施例或第二實(shí)施例的任一個中的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可包括機(jī)械部件、電氣部件、機(jī)電部件和/或一個或多個致動器中的任何合適組合。圖5是樣品單元的第二實(shí)施例的第二反射元件82的視圖。圖5示出當(dāng)沿著樣品單元的中心軸線觀察時的第二反射元件82的內(nèi)表面。中心軸線延伸通過第二反射元件82的中心點(diǎn)88。如所看到的那樣，第二反射元件82具有圍繞中心軸線的旋轉(zhuǎn)對稱性。多個反射點(diǎn)90圍繞第二反射元件82的周邊。在圖5中，當(dāng)沿著中心軸線觀察時，第二反射元件82是圓形的并且具有12個反射點(diǎn)。在該實(shí)施例中，每個反射點(diǎn)與中心點(diǎn)88相距大體相同的徑向距離。但是，在替代實(shí)施例中可設(shè)置反射點(diǎn)的任何合適的替代布置。在圖5的實(shí)施例中，在中心點(diǎn)88處以30度將每個連續(xù)的反射點(diǎn)分隔開。在圖5中還示出了第二反射元件82的出口孔86處于與中心點(diǎn)88相距孔半徑的距離。圖5還示出適于出口孔86的兩個替代偏移位置：第一偏移位置92和第二偏移位置94。第一偏移位置92處于與出口孔86的位置間隔30度的角度處，第二偏移位置94處于與出口孔86的位置間隔60度的角度處。盡管僅示出兩個替代的偏移位置，如下所述，多個反射點(diǎn)90中的每一個都可提供適于出口孔86的偏移位置。在操作過程中，經(jīng)由第一反射元件80的入口孔84引入到樣品單元中的光在多個反射點(diǎn)90中的第一反射點(diǎn)處入射到第二反射元件82上并且在該第一反射點(diǎn)處反射離開第二反射元件82。所反射的光行進(jìn)返回到并由此入射到第一反射元件80上，在那里它再次被反射并返回到第二反射元件82。從第一反射元件80傳遞到第二反射元件82再返回到第一反射元件80的光限定了光在樣品單元中的單次通過。通常，被引入到樣品單元內(nèi)的光在通過第二反射元件86的出口孔82離開之前將執(zhí)行多于一次的通過。每次后續(xù)的通過將訪問在第二反射元件82上的多個反射點(diǎn)90中的不同的反射點(diǎn)。因此，樣品單元具有由反射元件的物理特性和單元的物理尺寸限定的固有輻射圖案?？梢酝ㄟ^改變樣品單元的物理特性(例如通過改變反射元件的物理尺寸或反射元件之間的橫向長度)來產(chǎn)生其它輻射圖案并且因此其它布置和/或反射點(diǎn)數(shù)目。在入口孔84和出口孔86之間的輻射路徑可由反射點(diǎn)90的子集表征，其中光在孔之間傳遞時訪問該反射點(diǎn)90的子集。因此，出口孔86在反射點(diǎn)中的一個上的位置限定了輻射路徑。每一次光的額外通過將增加總樣品單元路徑長度的距離。在所示的例子中，光在第一反射元件和第二反射元件之間行進(jìn)的距離為20cm，因此通過距離為40cm。如上所述，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的第二實(shí)施例包括被配置成使得第二反射元件82相對于第一反射元件80旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。該旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致出口孔86旋轉(zhuǎn)。第二反射元件82可被旋轉(zhuǎn)以使得出口孔86覆蓋多個反射點(diǎn)90中的任何一個。作為一個非限制性的實(shí)例，出口孔86可在第一偏移位置92或第二偏移位置94處。在入口孔84和在第一偏移位置92處的出口孔之間的輻射路徑將相對于入口孔84和在第一偏移位置92處的出口孔之間的輻射路徑包括附加的通過長度。因此，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可設(shè)定輻射路徑，以及因此可設(shè)定適于引入到樣品單元中的光的路徑長度。相對于圖4和圖5所述的樣品單元的實(shí)施例的應(yīng)用并不限于在多個激光器的設(shè)置。樣品單元也可以在不同的光學(xué)配置中使用。例如，樣品單元可與單個激光器或其它輻射源一起使用，而不是圖1和圖2所示的多個激光器布置一起使用。在這種設(shè)置中，單個輻射源被布置成使得由源產(chǎn)生的輻射進(jìn)入單元的入口孔84并通過出口孔86離開。在一些替代實(shí)施例中，圖1所示的系統(tǒng)的激光模塊14被替換為激光器模塊或其它激光源，其具有用于將激光束提供到單元10的單個激光器而不是多個激光器。在一些這樣的替代實(shí)施例中，其它元件可與圖1所示系統(tǒng)的元件大體相同。在一些實(shí)施例中可提供附加的光學(xué)元件以便將光引導(dǎo)進(jìn)入和離開樣品單元和/或引導(dǎo)朝向光檢測器。本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將會理解的是，在不脫離所要求保護(hù)的本發(fā)明范圍的情況下，所述實(shí)施例是可以變化的。例如，雖然所述的是，在控制器中的控制模塊用于按序地脈動激光器的輸出以便允許產(chǎn)生合并的光束，但是也可使用其它控制器布置。其中一個替代方案是機(jī)械光學(xué)開關(guān)布置，其在物理上控制激光，以使得在給定的時間間隔內(nèi)僅一個激光器將光提供給光學(xué)元件。作為另一實(shí)例，所述的激光器是在一個波長范圍內(nèi)工作的半導(dǎo)體二極管激光器。然而，激光器可以是能夠提供適當(dāng)波長的光的任何適當(dāng)?shù)妮椛湓?。此外，激光器可以是單波長的。另一個變型的實(shí)例是用任何適當(dāng)?shù)木劢共贾么嫫x軸線的拋物面反射鏡。因此，以上對于具體實(shí)施例的描述僅是通過實(shí)例的方式而非為了限制的目的而進(jìn)行的。本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員人員將明了的是，可對本發(fā)明稍作修改而不顯著改變所述操作。當(dāng)前第1頁12