一種光譜能量調節裝置的制造方法
【專利摘要】一種光譜能量調節裝置，包括設置在主光軸上的脈沖氙燈、帶有軸向色差的光學組件和能夠沿著所述主光軸移動的調節組件，所述調節組件上設有透光孔，并且所述透光孔位于主光軸上。本發明的有益效果是：可以根據需要調理連續光譜測量模塊中光譜能量分布特性，從而使所需要的光譜譜段具有更高的能量，提高吸光度測量的信噪比。
【專利說明】
一種光譜能量調節裝置
技術領域
[0001]本發明涉及光譜分析設備領域，具體的說一種光譜能量調節裝置。
【背景技術】
[0002]紫外-可見連續吸收光譜技術常用于物質成分分析，在環境污染氣體分析和水質分析方面應用廣泛。連續的光譜信息結合化學計量學方法可以實現復雜環境條件下的污染物檢測。現有很多用于氣體分析和水質分析的紫外-可見連續光譜分析儀器，其核心是由脈沖氙燈光源、流通池和微型光譜儀組成的紫外-可見光譜采集模塊，通過采集紫外-可見連續光譜，計算出吸收光譜，進而分析被測物質的濃度參數。脈沖氙燈的優點是光譜可以覆蓋200?800nm的整個紫外-可見-近紅外光譜范圍，光譜連續，并且以脈沖方式工作，功耗低，壽命長。但脈沖氙燈的光譜功率分布很不均勻，存在強度很高的尖峰，特別是在使用的微型光譜儀光譜分辨率比較高的時候，強度較高的光譜尖峰極易飽和，通常為了避免飽和可以降低光強，這使得部分光譜段能量過低，測量的吸光度信噪比較差。在實際應用中，往往只采用一段光譜進行分析。
[0003]圖1為典型的紫外-可見吸收光譜測量原理圖，脈沖氙燈光源11發出的光束12首先經準直鏡組13變成準直光束，準直光束透過流通池14，被流通池14中的被測物質吸收后剩余光束再經會聚鏡組15會聚，在匯聚點處耦合進光纖16，光纖16將光束傳導至微型光譜儀17完成光譜采集。
[0004]圖2為脈沖氙燈的光譜功率分布圖，光譜中存在很多能量較高的尖峰值，大多數譜段的能量較低。在實際使用過程中能量值較高的位置測量吸收光譜的信噪比更高，而大多數譜段測量的吸收光譜信噪比有限。
【發明內容】
[0005]為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種光譜能量調節裝置，實現對光譜能量進行調節。
[0006]本發明的目的通過以下技術方案來具體實現:
[0007]—種光譜能量調節裝置，包括設置在主光軸上的脈沖氙燈、帶有軸向色差的光學組件和能夠沿著所述主光軸移動的調節組件，所述調節組件上設有透光孔，并且所述透光孔位于主光軸上。
[0008]優選地，所述透光孔為圓形孔。
[0009]優選地，所述帶有軸向色差的光學組件是對光束具有會聚作用的透鏡或透鏡組。
[0010]優選地，所述帶有軸向色差的光學組件包括至少一個凸透鏡。
[0011]優選地，所述脈沖氙燈設置在所述凸透鏡的焦點以外的位置。
[0012]優選地，所述調節組件為光闌。
[0013]優選地，所述光闌的圓周尺寸大于所述帶有軸向色差的光學組件的圓周尺寸。
[0014]優選地，所述消雜光裝置與所述待測氣室出射口之間的距離大于所述消雜光裝置與所述紫外光探測裝置之間的距離。
[0015]本發明的有益效果是:可以根據需要調理連續光譜測量模塊中光譜能量分布特性，從而使所需要的光譜譜段具有更高的能量，提高吸光度測量的信噪比。
【附圖說明】
[0016]下面根據附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。
[0017]圖1為典型紫外-可見吸收光譜測量原理圖。
[0018]圖2為標準脈沖氙燈光譜。
[0019]圖3為采用帶有軸向色差的光學組件和光闌選擇光譜的示意圖。
[0020]圖4為采用帶有軸向色差的光學組件和小反射鏡選擇光譜的示意圖。
[0021 ]圖5為能夠對脈沖氙燈光譜進行能量分布調理的光譜測量原理圖。
[0022]圖6為調理后的脈沖氙燈光譜。
【具體實施方式】
[0023]如圖3-6所示，本發明實施例提供了一種光譜能量調節裝置，包括設置在主光軸上的脈沖氙燈、帶有軸向色差的光學組件和能夠沿著所述主光軸移動的調節組件，所述調節組件上設有透光孔，并且所述透光孔位于主光軸上。
[0024]其中，所述透光孔為圓形孔。
[0025]所述帶有軸向色差的光學組件是對光束具有會聚作用的透鏡或透鏡組，可為總光焦度為正且帶有軸向色差的多個透鏡的組合。
[0026]所述帶有軸向色差的光學組件包括至少一個凸透鏡，可為單個具有正光焦度的帶有軸向色差的透鏡。
[0027]所述脈沖氙燈設置在所述凸透鏡的焦點以外的位置。
[0028]所述調節組件為光闌。
[0029]所述光闌的圓周尺寸大于所述帶有軸向色差的光學組件的圓周尺寸。
[0030]其中，所述光闌為孔徑光闌，為開孔的薄片，只允許開孔部分透光，其他部分完全擋光。所述的孔徑光闌，為小反射鏡，反射鏡將所需要的光譜反射進后續光路。
[0031]所述消雜光裝置與所述待測氣室出射口之間的距離大于所述消雜光裝置與所述紫外光探測裝置之間的距離。
[0032]本發明通過在光路中加入含有軸向色差的光學組件和光闌的方式，改變光譜儀探測到的光譜的光譜能量分布，達到對光譜采集模塊利用的光譜能量分布調節的目的。
[0033]為了讓本領域技術人員更清楚本發明的創造宗旨，下面結合附圖并以一具體實施例進行闡述:
[0034]圖3為采用帶有軸向色差的光學組件和光闌選擇光譜的示意圖。可調整的光源部分包括脈沖氙燈31、帶有軸向色差的光學組件32和光闌33。光源發出的光束34經帶有軸向色差的光學組件32后，不同波長的光束在光軸上的不同位置會聚，35、36和37分別代表A1、入2和λ3三種不同波長的光束，分別會聚在光軸的不同位置。光闌33為中心開孔的薄片，光束可從開孔中透過。在圖3中光束37的會聚點與光闌33的開孔恰好重合，光束35在光闌33前會聚后發散，光束36在光闌33處還沒有會聚，此時透過光束中λ3成分最多，λ4Ρλ^到抑制，依照此原理，調整光闌33的大小及前后位置就可以對光源光譜分布進行調理。
[0035]圖4為采用帶有軸向色差的光學組件和小反射鏡選擇光譜的示意圖。可調整的光源部分包括脈沖氙燈41、帶有軸向色差的光學組件42和小反射鏡43。光源發出的光束44經帶有軸向色差的光學組件42后，不同波長的光束在光軸上的不同位置會聚，45、46和47分別代表λι、λ2和λ3三種不同波長的光束，分別會聚在光軸的不同位置。小反射鏡43傾斜一定角度后放置在光軸上，光束可在其表面反射。在圖4中光束47的會聚點與小反射鏡43的反射面基本重合，光束45在小反射鏡43前會聚后發散，光束46在小反射鏡43處還沒有會聚，此時在小反射鏡43反射光中λ3成分最多，&和\2受到抑制，依照此原理，調整小反射鏡43的大小及前后位置就可以對光源光譜分布進行調理。
[0036]圖5為采用圖3中的能夠調理光源光譜的模塊51代替圖1中的光源模塊11，這樣就可以對光源光譜進行調理，得到在實際使用中最優的光譜分布。
[0037]圖6為一種經調理后的實際光譜，該光譜中將紫外譜段的200?230nm以及可見光譜段的400?450nm進行了調理，使其相對光強大大提高，從而提高該譜段的光譜信噪比，特別適合于大氣污染氣體監測中同時對NH3、N0、N02、SO2、BTEX的檢測。
[0038]本發明的有益效果是:可以根據需要調理連續光譜測量模塊中光譜能量分布特性，從而使所需要的光譜譜段具有更高的能量，提高吸光度測量的信噪比。
[0039]最后應說明的是:以上所述僅為發明的優選實施例而已，并不用于限制發明，盡管參照前述實施例對發明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種光譜能量調節裝置，其特征在于，包括設置在主光軸上的脈沖氙燈、帶有軸向色差的光學組件和能夠沿著所述主光軸移動的調節組件，所述調節組件上設有透光孔，并且所述透光孔位于主光軸上。2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述透光孔為圓形孔。3.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述帶有軸向色差的光學組件是對光束具有會聚作用的透鏡或透鏡組。4.如權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述帶有軸向色差的光學組件包括至少一個凸透鏡。5.如權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述脈沖氙燈設置在所述凸透鏡的焦點以外的位置。6.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述調節組件為光闌。7.如權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述光闌的圓周尺寸大于所述帶有軸向色差的光學組件的圓周尺寸。8.如權利要求1-7之一所述的裝置，其特征在于，所述消雜光裝置與所述待測氣室出射口之間的距離大于所述消雜光裝置與所述紫外光探測裝置之間的距離。
【文檔編號】G01N21/31GK106092936SQ201610606239
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月28日 公開號201610606239.2, CN 106092936 A, CN 106092936A, CN 201610606239, CN-A-106092936, CN106092936 A, CN106092936A, CN201610606239, CN201610606239.2
【發明人】王新全, 武婧, 梁永
【申請人】青島海納光電環保有限公司