專利名稱:光學(xué)物性測定裝置的制作方法
光學(xué)測量儀器。
與本實(shí)用新型最相近的現(xiàn)有技術(shù)是這樣一類儀器，即將光通過待測物質(zhì)，然后由測量輸入端和輸出端的光強(qiáng)比值，來測定該物質(zhì)的吸收系數(shù)、透射系數(shù)、增益系數(shù)的一類儀器，例如分光光度計(jì)。
反映該項(xiàng)技術(shù)的文獻(xiàn)1.Instruction for Model 703 Atomic absorption SpectrophotometerPERKIN－ELMER Co.U.S.A.
2.Instructions mannual for Shimadzu Multipurpose Recording Spectrophotometer Model MPS－50LSHIMADZU SEISAKUSHO LTD.Japan。
現(xiàn)有的測量儀器是將光通過待測物質(zhì)，然后由測量輸入端和輸出端的光強(qiáng)度來測定該物質(zhì)的吸收系數(shù)、透射系數(shù)和增益系數(shù)。這種測量方法有致命的缺點(diǎn)。例如為了精確測量海水的透明程度、大氣對光的吸收或大氣中的微量原子的含量，往往需要將光源和探測元件放置在相距很遠(yuǎn)的兩個地方，在很多情況下(如海底、高空)進(jìn)行這種測量是極其困難甚至是不可能的。
本發(fā)明的任務(wù)是要克服上述的缺點(diǎn)及不足，提供一種有效的測試手段，來取樣定量測定不同波長的光訊號在自然介質(zhì)中(高空、水下及其它特定環(huán)境)的模擬遠(yuǎn)程傳輸系數(shù)，測定在不同電場、磁場強(qiáng)度下、不同溫度或在放電激發(fā)條件下，各類通光物質(zhì)自10－5至10個大氣壓下的透射系數(shù)、損耗系數(shù)、增益系數(shù)。
本實(shí)用新型系利用光束在三塊經(jīng)適當(dāng)配置的鍍有高反射膜層的球面反射鏡之間多次反射，但發(fā)散度保持不變的性質(zhì)，來測量不同介質(zhì)在不同物理?xiàng)l件下，于不同波長處的吸收增益等物性。本實(shí)用新型的任務(wù)是以下述的方式來完成的。圖1是本實(shí)用新型的一種具體結(jié)構(gòu)的剖面圖。凹面鏡〔1〕、〔2〕經(jīng)調(diào)整機(jī)構(gòu)〔5〕與凹面鏡〔3〕調(diào)成共焦結(jié)構(gòu)，三塊凹面鏡均鍍以寬帶高反射膜(反射率＞99％)。從而保證光束在三鏡間多次反射后光束發(fā)射度不變，且光強(qiáng)減弱很少。光在凹面鏡〔1〕〔2〕和〔3〕之間來回反射，多次通過待測介質(zhì)。在待測介質(zhì)的吸收系數(shù)或增益系數(shù)不大的情況下，這就大大提高了測量的精度。為了用途廣泛置于三鏡間的樣品室〔4〕為一可拆卸的封閉容器，樣品室〔4〕放入定位槽〔20〕，樣品室〔4〕可以有二種類型，即“通用型”(可放置液態(tài)通光介質(zhì)，適于常規(guī)條件下的光學(xué)性能測試)和“放電激發(fā)型”(樣品室呈放電管結(jié)構(gòu)，對各類氣體介質(zhì)實(shí)現(xiàn)橫向快速放電激發(fā)，從而可對介質(zhì)進(jìn)行激發(fā)條件下的光學(xué)性能測試)。用步進(jìn)馬達(dá)〔6〕對鏡〔1〕、〔2〕進(jìn)行程序控制，從而方便地改變光束在三鏡間的反射次數(shù)，平面反射鏡〔7〕用于引導(dǎo)光束。壓力艙〔8〕為光學(xué)系統(tǒng)及樣品室的外殼，它由不銹鋼或其它金屬制做，包括有真空／加壓閥門〔9〕，致冷／熱載體出入口〔10〕，壓力顯示裝置〔11〕，通光窗口〔14〕。壓力艙〔8〕與外接真空系統(tǒng)／加壓系統(tǒng)相連，以得到從10－5－10個大氣壓的壓強(qiáng)，測量不同氣壓下樣品的光學(xué)性能。為了測量在不同溫度下樣品的光學(xué)性能，由外接半導(dǎo)體致冷／加熱器提供致冷／熱載體(空氣或其它待測氣體)，通過熱交換器〔15〕，使壓力艙〔8〕內(nèi)溫度在－30℃～50℃可調(diào)。本儀器還可以通過在樣品室〔4〕安裝一極板〔16〕可施加電壓，線圈〔17〕通以電流可在樣品室中形成軸向磁場，可以測量樣品在加電場及磁場下的光學(xué)性質(zhì)。光信號由光電檢測器〔12〕轉(zhuǎn)換為電信號?！?1〕為步進(jìn)馬達(dá)插座。為了測量方便還可安裝控制／顯示機(jī)箱〔19〕，圖2是本實(shí)用新型的一種控制與檢測示意圖，包括控制步進(jìn)馬達(dá)的手控／程控按鍵〔18〕、光電檢測器〔12〕、數(shù)據(jù)顯示裝置〔13〕、機(jī)內(nèi)電路由微處理機(jī)、A／D變換電路、接口電路和存貯器構(gòu)成。
本實(shí)用新型特別適用于光的大氣傳輸、污染監(jiān)測及海洋等部門的科學(xué)研究及勘測領(lǐng)域。本實(shí)用新型對取樣的樣品進(jìn)行室內(nèi)測量可以代替遠(yuǎn)程現(xiàn)場測量，并可通過改變測量時所加的物理?xiàng)l件(溫度、電場、磁場等)，來模擬現(xiàn)場的條件進(jìn)行研究。本實(shí)用新型所具有的在放電激發(fā)等條件下對介質(zhì)物性的動態(tài)測試功能，是現(xiàn)有測量儀器所不具備的。
三塊凹面鏡的曲率半徑為500mm，鍍以寬帶反射率為99％以上的介質(zhì)膜，凹面鏡〔1〕、〔2〕與凹面鏡〔3〕組成共焦結(jié)構(gòu)，由步進(jìn)馬達(dá)來改變凹面鏡〔1〕、〔2〕的轉(zhuǎn)角從而可以方便地改變光束在三凹面鏡之間的反射次數(shù)(從1次到50次)。將盛有取樣來的氣體或液體的樣品室〔4〕放入定位槽〔20〕中。這樣，在凹面鏡〔1〕〔2〕和〔3〕之間往復(fù)反射的光就多次通過樣品室〔4〕，從而來測定樣品的吸收系數(shù)、透射系數(shù)或增益系數(shù)。壓力艙由不銹鋼制做，其尺寸為700×400×350mm2。它帶有真空／加壓閥門〔9〕、致冷／熱載體出入口〔10〕、壓力顯示裝置〔11〕和通光窗口〔14〕。壓力艙〔8〕與外接真空／加壓系統(tǒng)相連以得到從10－5－10個大氣壓的壓強(qiáng)，由外接半導(dǎo)體致冷／加熱器提供致冷／載熱體(空氣或其它待測氣體)，通過熱交換器〔15〕，使壓力艙〔8〕內(nèi)的溫度在 －30℃－＋50℃內(nèi)可調(diào)，在極板〔16〕上加電壓或在線圈〔17〕中通以電流可在樣品室中形成電場或磁場，從而在不同的物理?xiàng)l件下測定樣品的性能。
控制／顯示機(jī)箱〔19〕包括光電檢測器〔12〕、數(shù)據(jù)顯示裝置〔13〕、步進(jìn)馬達(dá)的電源等。測得的信號經(jīng)電子電路處理后送至顯示裝置〔13〕顯示。
權(quán)利要求
1.一種由樣品室[4]及固體樣品室的定位裝置[20]、光電檢測器[12]、數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)[13]所組成的光學(xué)物性測定裝置，其特征在于由凹面鏡[1]和[2]安裝在樣品室[4]的一端，凹面鏡[3]安裝在樣品室[4]另一端，凹面鏡[1]、[2]經(jīng)調(diào)整機(jī)構(gòu)[5]與凹面鏡[3]調(diào)成共焦結(jié)構(gòu)，樣品室[4]為一個可拆卸的封閉容器，是“通用型”或者是“放電激發(fā)型”的樣品室。
2.一種按權(quán)利要求
1所述的光學(xué)物性測定裝置，其特征在于壓力艙〔8〕是不銹鋼，或者是其它金屬，艙的兩端可以拆卸，壓力艙上裝有熱交換器〔15〕。
3.一種按權(quán)利要求
1、2所述的光學(xué)物性測定裝置，其特征在于凹面鏡〔1〕、〔2〕、〔3〕鍍以反射率在90％以上的寬帶反射膜。
4.一種按權(quán)利要求
3所述的光學(xué)物性測定裝置，其特征在于樣品室〔4〕安放在定位槽〔20〕上，樣品室〔4〕與定位槽〔20〕滑動連接。樣品室〔4〕側(cè)壁連有一極板〔16〕磁場線圈〔17〕在樣品室〔4〕與極板〔16〕之間。
5.一種按權(quán)利要求
4所述的光學(xué)物性測定裝置，其特征在于外接控制顯示機(jī)箱〔19〕，它包括控制步進(jìn)馬達(dá)手控／程控按鍵〔18〕、光電檢測器〔12〕、數(shù)據(jù)顯示裝置〔13〕，顯示機(jī)箱內(nèi)設(shè)控制電路連一微處理機(jī)、A／D變換電路、接口電路和存貯器構(gòu)成。
專利摘要
本實(shí)用新型系利用光束在三塊經(jīng)適當(dāng)配置的鍍有高反射膜層的球面反射鏡之間多次反射但發(fā)散度保持不變的性質(zhì)，來測量不同介質(zhì)(氣體、液體及透明固體介質(zhì))在不同物理?xiàng)l件(電、磁場強(qiáng)度、氣壓、溫度、放電激發(fā))下于不同波長處的吸收，增益等物性。本儀器的光程(反射次數(shù))調(diào)節(jié)及信號測量與處理均由計(jì)算機(jī)程控完成。
文檔編號G01N21/17GK85200312SQ85200312
公開日1986年2月19日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者張治國, 俞祖和, 朱化南, 韓權(quán)生 申請人:中國科學(xué)院物理研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan