一種適用于傅里葉光譜儀積分球的倒向器及制作和測試方法
【專利摘要】本發明提供一種適用于傅里葉光譜儀積分球的倒向器及制作和測試方法，包括一個腔體（6），熱輻射入射口（1）和載物臺（2）；所述熱輻射入射口（1）貫穿設置在腔體（6）上；所述載物臺（2）設置在所述的腔體（6）內，用于放置待測樣品；所述腔體（6）內設置有兩個反射平面，且所述兩塊反射平面之間呈90度角；在所述熱輻射入射口（1），兩塊反射平面以及載物臺（2）之間形成光線通路，用于將所述熱輻射入射口進入的熱輻射經所述兩個反射平面反射后，再將經載物臺（2）反射后的熱輻射返回熱輻射入射口（1）。本發明的倒向器，克服了原傅里葉光譜儀不能測量土壤上表面粗糙度不受壓縮的自然狀況及水等液體的反射光譜的局限性，適于檢測各種固液態的待測物，且測試效果好、操作簡便，適于推廣運用。
【專利說明】一種適用于傅里葉光譜儀積分球的倒向器及制作和測試方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及定量遙感研究與應用領域中的測量裝置，具體地，涉及一種傅里葉光譜儀積分球的倒向器及方法。
【背景技術】
[0002]傅里葉光譜儀是定量遙感研究與應用領域中常用的測量裝置，用于觀察待測物的反射波譜；其中由美國Thermo Fisher scientific公司生產的Nicolet iS10傅立葉光譜儀及其積分球附件只能觀測目標物下表面的反射波譜，由于其積分球附件的開口位于光譜儀上表面，待測物需要覆蓋在積分球的開口上才能進行測量；而在實際應用中，對顆粒狀物和液體，無法直接覆蓋在積分球的開口上，從而限制了 Ni Co I et i S10傅立葉光譜儀的應用，特別限制了土壤等顆粒狀物和水等液體的上表面反射波譜的測定。
【發明內容】
[0003]為解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種傅里葉光譜儀積分球的倒向器及方法，尤其是適用于Nicolet iS10傅立葉光譜儀積分球的倒向器及其制備方法和使用方法，致力于使該光譜儀能適用于顆粒狀物和液體等待測物。
[0004]本發明之一的一種適用于iS10傅里葉光譜儀積分球的倒向器，所述倒向器包括一個腔體6，熱輻射入射口 I和載物臺2;所述熱輻射入射口 I貫穿設置在腔體6上；所述載物臺2設置在所述的腔體6內，用于放置待測物；所述腔體6的內表面鍍金，鍍金厚度為3微米，使其表面熱輻射反射率近似為1，以保證進入倒向器的能量幾乎不衰減。
[0005]所述腔體6內設置有兩個反射平面，且所述兩個反射平面之間呈90度角；其中一塊反射平面設置在所述熱輻射入射口 I的熱輻射接收端處，另一塊反射平面設置在所述載物臺2的熱輻射發射端處；在所述熱輻射入射口 1，兩塊反射平面以及載物臺2之間形成熱輻射通路，用于將所述熱輻射入射口 I進入的熱輻射經所述兩個反射平面反射后，熱輻射射入載物臺2，且用于將經載物臺2反射后的熱輻射返回熱輻射入射口 I。
[0006]所述兩塊反射平面可為用銅塊切割拋光得到的平面，該平面的光潔度為▽ 8。
[0007]所述載物臺2有一用于放置待測物的內腔，所述內腔的內徑與所述熱輻射入射口I的內徑相同。
[0008]所述倒向器還可以包括一個拉手5，所述拉手5設置在所述腔體6外，拉手一端與所述載物臺2連接，用于抽取載物臺2，以便于裝載及更換待測物；所述拉手5與腔體6的連接密閉不漏光。所述拉手5外表面鍍金，使其表面熱輻射反射率近似為I。
[0009]所述腔體上還可設有一個開口，即為觀測孔15，位于載物臺正下方，內徑為16.3_，用于在用拉手5抽取載 物臺2后可以觀察內腔的清潔狀況及載物臺到位情況。
[0010]所述熱輻射入射口 I邊緣與測試儀適配，且連接緊密不漏光。所述測試儀為傅里葉光譜儀積分球，且所述熱輻射入射口(I)位置處設置有小圓筒，所述小圓筒的外邊緣微凸；外徑為18.3_、內徑為16.3_;所述熱輻射入射口 I的邊緣與所述傅里葉光譜儀積分球頂部匹配，即將所述小圓筒插入所述傅里葉光譜儀積分球上頂入孔中，連接不漏光。
[0011]倒向器的材質為銅，且所述倒向器的內外表面均勻鍍金。
[0012]所述倒向器的材料為本領域內常用的可鍍金的材料，如銅、鐵、鋼等，優選由拋光的銅塊制成；內外表面均鍍金，可以不受環境熱輻射的影響。
[0013]本發明的待測物可為顆粒狀物或液體，如土壤、沙粒、水等。
[0014]本發明的目的之二在于提供一種所述的倒向器的制備方法，所述制備方法包括，
[0015]步驟I，取一實體長方體銅塊A，在其一側面切割有V形切口，V形切口夾角為90度，切面拋光，構成V形切口的兩個切面即為所述兩個反射平面；
[0016]步驟2，取實體長方體銅塊B，與所述實體長方體銅塊A為相同材質；在所述實體長方體銅塊B上，與所述長方體銅塊A上對應的V形切口區域其中一個反射平面對應處開出貫穿通孔8，另一個反射平面對應處開出凹槽7 ；
[0017]步驟3，制作載物臺2和拉手5，所述載物臺2的尺寸與所述步驟2中凹槽7的尺寸適配；所述拉手5設在所述載物臺2的一端；
[0018]步驟4，組裝并安裝一對蓋板；
[0019]將設置有反射平面的實體長方體銅塊A和設置有所述熱輻射入射口 I及凹槽7的實體長方體銅塊B相對上下緊密疊放:一個反射平面面向所述貫穿通孔8，另一個反射平面面向所述凹槽7 ;且兩者接合面匹配連接；所述一對蓋板分別蓋住所述兩塊長方形實體A和B的兩側，并固定，固定方式可采用螺絲固定；所述貫穿通孔8 一側開口即為所述熱輻射入射口 1，所述凹槽7即為所述載物臺2放置區域；
[0020]步驟5，組裝載物臺2和拉手5，將載物臺2通過預留的凹槽7插入步驟4的組合件中，且與凹槽7匹配連接，密閉不漏光；
[0021]在所述熱輻射入射口 1，兩塊反射平面以及載物臺2之間形成熱輻射通路，用于將所述熱輻射入射口 I進入的熱輻射經所述兩個反射平面反射后，熱輻射射入載物臺2，且用于將經載物臺2反射后的熱輻射返回熱輻射入射口 I。
[0022]在具體實施中，
[0023]步驟I中，所述實體長方體銅塊A長50mm、寬迎mm、高二mm ;所述V形切口位從底面切入，切口深18mm,在所述底面的切口長36mm ；
[0024]步驟2中，所述實體長方體銅塊B長50mm、寬23mm、高13mm ;所述貫穿通孔(8)內徑為16.3mm ;所述小圓筒的高度為16mm、外徑為18.3mm、內徑為16.3mm ;所述凹槽(7)的底面厚度為2mm，在載物臺正下方的位置上開有通孔，即為觀測孔15 ;所述觀測孔15的內徑為
16.3mm ；
[0025]步驟3中，所述載物臺(2)長26mm、寬18mm、高Ilmm,用于放置待測物的內腔深
9.5mm、內腔的內徑為16.3mm ;所述拉手(5)長9mm,寬18mm ；
[0026]步驟4中，所述夾板長50mm、寬2mm、高34mm。
[0027]本發明的目的之三在于提供一種利用所述的倒向器進行測試的方法，所述方法包括如下步驟:
[0028]步驟1，裝載待測物:將所述拉手5及其載物臺2抽出，將待測物放置于載物臺2內腔中；后將所述拉手5和載物臺2復位；[0029]步驟2，連接光源:將經上述步驟得到的盛有待測物的倒向器置于傅里葉光譜儀積分球上方，將所述倒向器熱輻射入射口 I邊緣插入積分球上頂入孔中，匹配連接不漏光；
[0030]步驟3，測試:開啟傅里葉光譜儀，進行測試；
[0031 ] 步驟4，結束，裝置復位及清潔。
[0032]本發明的特點如下:
[0033]1，所述倒向器由拋光的銅塊制成，表面鍍金使其表面熱輻射反射率近似為1，保證進入倒向器的能量幾乎不衰減。
[0034]2，所述倒向器腔體6內表面比輻射率接近零，因而腔體6內表面附加的熱發射也接近零。
[0035]3，所述倒向器底部熱輻射入射口 I邊緣微凸，形成一淺而薄的小圓筒，圓筒外徑尺寸與積分球上頂入孔內徑相匹配(動配合)，觀測時可插入積分球上頂入孔內，確保不漏光。
[0036]4，所述倒向器可以包括一個拉手5，所述拉手5設置在所述腔體6外，由拋光的銅質制成、表面鍍金，所述拉手5 —端與所述載物臺2連接，用于抽取載物臺2，以便于裝載及更換待測物。
[0037]5，觀測時，熱輻射由積分球上頂入孔通過底部的熱輻射入射口 I進入倒向器內，通過兩次全反射照射至待測物的上表面，熱輻射與待測物作用后的熱輻射再經過多次反射返回，從倒向器底部的熱輻射入射口 I出來進入積分球，從而完成觀測。
[0038]使用本發明的倒向器，克服了原iS10傅里葉光譜儀不能測量土壤上表面粗糙度不受壓縮的自然狀況及水等液體的反射光譜的局限性，適于檢測各種固液態的待測物，而且測試效果良好、操作簡便，適于推廣應用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0039]圖1為本發明的適用于iS10傅里葉光譜儀積分球的倒向器的立體圖；
[0040]圖2為本發明的適用于iS10傅里葉光譜儀積分球的倒向器的截面圖；
[0041]圖3-1為本發明的適用于iS10傅里葉光譜儀積分球的制備零部件蓋板一的立體圖；
[0042]圖3-2為本發明的適用于iS10傅里葉光譜儀積分球的制備零部件實體長方體銅塊A的立體圖；
[0043]圖3-3為本發明的適用于iS10傅里葉光譜儀積分球的制備零部件實體長方體銅塊B的立體圖；
[0044]圖3-4為本發明的適用于iS10傅里葉光譜儀積分球的制備零部件載物臺和拉手的立體圖；
[0045]圖3-5為本發明的適用于iS10傅里葉光譜儀積分球的制備零部件蓋板二的立體圖；
[0046]圖4-1為本發明的適用于iS10傅里葉光譜儀積分球的制備零部件蓋板一的正面圖；
[0047]圖4-2為本發明的適用于iS10傅里葉光譜儀積分球的制備零部件蓋板一的側面圖；[0048]圖4-3為本發明的適用于iS10傅里葉光譜儀積分球的制備零部件實體長方體銅塊A的正面圖；
[0049]圖4-4為本發明的適用于iS10傅里葉光譜儀積分球的制備零部件實體長方體銅塊A的側面圖；
[0050]圖4-5為本發明的適用于iS10傅里葉光譜儀積分球的制備零部件實體長方體銅塊B的透視圖；
[0051]圖4-6為本發明的適用于iS10傅里葉光譜儀積分球的制備零部件載物臺和拉手的俯視圖；
[0052]圖4-7為本發明的適用于iS10傅里葉光譜儀積分球的制備零部件載物臺和拉手的透視圖；
[0053]圖4-8為發明的適用于iS10傅里葉光譜儀積分球的制備零部件載物臺和拉手的側面圖。
[0054]圖5為實施例1使用本發明的倒向器測試結果圖；
[0055]圖6為實施例2使用本發明的倒向器測試結果圖；
[0056]其中，I為熱輻射入射口，2為載物臺，3為反射平面一，4為反射平面二，5為拉手，6為腔體,7為凹槽,8為貫穿通孔,9為螺絲孔一，10為蓋板一，11為蓋板二，12為螺絲孔二，13為螺絲孔三，14為螺絲孔四，15為觀測孔。
【具體實施方式】
[0057]實施例1
[0058]將裝配有本發明的倒向器的Nicolet iS10傅里葉光譜儀對采自河南某地的土樣進行測試，并用未采用本發明的倒向器的Nicolet iS10傅里葉光譜儀進行對比試驗，測試結果如圖5所示，可以看到，使用本發明的倒向器的Nicolet iS10傅里葉光譜儀的測試結果相對于未采用本發明的倒向器的Nicolet iS10傅里葉光譜儀的測試結果更接近自然狀況，原因是因為使用本發明的倒向器進行測量，表面粗糙度沒有收到壓縮；因為表面粗糙度沒有受到壓縮，測量結果更接近自然狀況。
[0059]實施例2
[0060]將裝配有本發明的倒向器的Nicolet iS10傅里葉光譜儀對采自蒙古某地進行測試，并用未采用本發明的倒向器的isio傅里葉光譜儀進行對比試驗，測試結果如圖6所示，可以看到，使用本發明的倒向器的Nicolet iS10傅里葉光譜儀的測試結果相對于未采用本發明的倒向器的Nicolet iS10傅里葉光譜儀的測試結果更接近自然狀況，原因是因為使用本發明的倒向器進行測量，表面粗糙度沒有收到壓縮。
【權利要求】
1.一種適用于傅里葉光譜儀積分球的倒向器，其特征在于:所述倒向器包括一個腔體(6)，熱輻射入射口(I)和載物臺(2)； 所述熱輻射入射口(I)貫穿設置在腔體(6)上；所述載物臺(2)設置在所述的腔體(6)內，用于放置待測物；所述腔體(6)內設置有兩個反射平面，且所述兩塊反射平面之間呈90度角；其中一塊反射平面設置在所述熱輻射入射口(I)的熱輻射接收端處，另一塊反射平面設置在所述載物臺(2)的熱輻射發射端處；在所述熱輻射入射口(1)，兩塊反射平面以及載物臺(2)之間形成熱輻射通路，用于將所述熱輻射入射口(I)進入的熱輻射經所述兩個反射平面反射后，熱輻射射入載物臺(2)，且用于將經載物臺(2)反射后的熱輻射返回熱輻射入射口(I)。
2.如權利要求1所述的倒向器，其特征在于: 所述腔體(6)的內表面均勻鍍金，鍍金厚度為3微米。
3.如權利要求1所述的倒向器，其特征在于: 所述兩塊反射平面為用銅塊切割拋光得到的平面，平面光潔度為▽ 8 ； 所述載物臺(2)有一用于放置待測物的內腔，所述內腔的內徑與所述熱輻射入射口(O的內徑相同。
4.如權利要求1所述的倒向器，其特征在于: 所述倒向器還包括一個拉手(5)，所述拉手(5)設置在所述腔體(6)外，拉手一端與所述載物臺(2 )連接，用于抽取載物臺(2 );所述拉手(5 )與腔體(6 )的連接密閉不漏光。
5.如權利要求4所述的倒向器，其特征在于: 所述拉手(5)外表面鍍金； 所述腔體上還可設有一個開口，即為觀測孔(15)，位于載物臺正下方，內徑為16.3mm ；用于在用拉手(5)抽取載物臺(2)后可以觀察內腔的清潔狀況及載物臺到位情況。
6.如權利要求1所述的倒向器，其特征在于: 所述熱輻射入射口(I)的邊緣與測試儀適配，且連接緊密不漏光。
7.如權利要求6所述的倒向器，其特征在于: 所述測試儀為傅里葉光譜儀積分球，且所述熱輻射入射口( I)位置處設置有小圓筒，所述小圓筒的外邊緣微凸；所述小圓筒外徑為18.3mm、內徑為16.3mm ;所述熱福射入射口(I)的邊緣與所述傅里葉光譜儀積分球頂部匹配，即將所述小圓筒插入所述傅里葉光譜儀積分球上頂入孔中，連接不漏光。
8.如權利要求1所述的倒向器，其特征在于: 所述倒向器的材質為銅，且所述倒向器的內外表面均勻鍍金。
9.如權利要求廣8之一所述的倒向器的制備方法，其特征在于:所述制備方法包括， 步驟1，取一實體長方體銅塊A，在其一側面切割有V形切口，V形切口夾角為90度，切面拋光，構成V形切口的兩個切面即為所述兩個反射平面； 步驟2，取實體長方體銅塊B，與所述實體長方體銅塊A為相同材質；在所述實體長方體銅塊B上，與所述長方體銅塊A上對應的V形切口區域其中一個反射平面對應處開出貫穿通孔(8)，另一個反射平面對應處開出凹槽(7)； 步驟3，制作載物臺(2)和拉手(5)，所述載物臺(2)的尺寸與所述步驟2中凹槽(7)的尺寸適配；所述拉手(5)設 在所述載物臺(2)的一端；步驟4，組裝并安裝一對蓋板； 將設置有反射平面的實體長方體銅塊A和設置有所述熱輻射入射口( I)及凹槽(7)的實體長方體銅塊B相對上下緊密疊放:一個反射平面面向所述貫穿通孔(8)，另一個反射平面面向所述凹槽(7);且兩者接合面匹配連接；所述一對蓋板分別蓋住所述兩塊長方形實體A和B的兩側，并固定；所述貫穿通孔(8)—側開口即為所述熱輻射入射口(1)，所述熱輻射入射口的邊緣微凸形成小圓筒；所述凹槽(7)即為所述載物臺(2)放置區域； 步驟5，組裝載物臺(2)和拉手(5)，將載物臺(2)通過預留的凹槽(7)插入步驟4的組合件中，且與凹槽(7)匹配連接，密閉不漏光； 在所述熱輻射入射口(1)，兩塊反射平面以及載物臺(2)之間形成熱輻射通路，用于將所述熱輻射入射口( I)進入的熱輻射經所述兩個反射平面反射后，熱輻射射入載物臺(2)，且用于將經載物臺(2)反射后的熱輻射返回熱輻射入射口(I)。
10.利用權利要求廣8之一所述的倒向器進行測試的方法，其特征在于: 所述測試方法包括以下步驟: 步驟1，裝載待測物:將所述拉手(5)及其載物臺(2)抽出，將待測物放置于載物臺(2)內腔中；然后將所述拉手(5)和載物臺(2)復位； 步驟2，連接光源:將經上述步驟得到的盛有待測物的倒向器置于傅里葉光譜儀積分球上方，將所述倒向器熱輻射入射口( I)邊緣插入積分球上頂入孔中，匹配連接不漏光；步驟3，測試:開啟傅里葉光譜儀，進行測試； 步驟4，結束，裝置復位及清潔。
【文檔編號】G01J3/02GK103674242SQ201210361654
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月25日 優先權日:2012年9月25日
【發明者】田靜, 張仁華, 于靜潔, 蘇紅波, 孫曉敏, 陳少輝, 唐新齋, 榮媛, 楊永民, 唐伯惠, 吳驊 申請人:中國科學院地理科學與資源研究所