[发明专利]小体积多次往返反射样品池的设计

说明书

本发明涉及一种用于吸收光谱测量的小体积多次往返反射样品池，样品池由两块球面凹面反射镜构成，凹面反射镜离开中心的位置有一个或几个通光孔，所述样品池的两块凹面反射镜的距离可以在焦距的30%~150%之间可调。

技术领域

本发明属于吸收光谱技术领域，设计一种体积小光程长的多次往返反射样品池，同时具备成本低，容易使用的特点。

背景技术

吸收光谱方法是测量样品中化学物质的常用方法，其中测量精度和极限遵循兰博比尔定律，即 I/Io＝EXP(-α*l*C)，其中I/Io是透过光和发射光的比值，即透射率，α是样品吸收截面，l是吸收长度，C 是样品浓度。

由上面所说，测量精度，即最小测量浓度和精度取决于吸收长度。长度越长，可以测量到的最低浓度和最高级精度就成正比例增加。增加吸收长度的最有效方法就是多次往返反射样品池，光束在样品池的两块凹面反射镜之间来回反射达到增加光程，同时约束光束大小，使得光束的光斑不重叠。

这种多次往返反射样品池的传统设计往往是Herriot共聚焦设计，即两块凹面镜的距离保持在凹面镜的焦距的两倍，或球形凹面镜的2个半径长度上。其他的设计有使用两块柱面凹面镜的设计，或者非球面凹面镜的设计，但长度都较长，反射镜面积大，导致最终的样品池体积较大。还有反射样品池使用了3块样品池，如WHITE池。最新的多次往返样品池已经可以在球形凹面镜的大概一个半径长度上实现，但是体积仍然较大。

本发明进一步把两块球形凹面镜的距离缩小，最小可以达到1/3个半径长度上实现，从而进一步减少样品池体积。

发明内容

本发明针对现有多次往返反射样品池技术的不足，提出一种体积更小的设计。本方法使用廉价的球面镜。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

1.使用球面反射镜，离开中心钻孔以通过入射和出射光束，同时中心钻孔以利于固定；

2.真空密封时使用可替换的不同长度的圆管形中空圆柱，从而方便达成不同的样品池长度；

3.调整长度，入射光角度，和出射光位置。

本发明用于吸收光谱的多次往返反射样品池是按照如下步骤制备：

(1)球形凹面镜50毫米直径，100毫米半径，光学抛光后镀保护金膜；或直接采用不镀膜的金属钼镜；

(2)球形凹面镜中心和离开中心15毫米处加工2个2.5毫米直径的通光圆孔；

(3)2个球形凹面镜被固定在真空密封的装置里面，两个固定凹面镜的金属块的其中一个可以旋转调整以方便光束进出；

(4)通过改变两个固定凹面镜的金属块之间的密封材料长度，通常是圆柱形材料，可以改变两个凹面镜之间的距离，距离在70毫米到75毫米之间可以调整；

(5)入射光线通过距离15毫米的孔入射到对面凹面镜的距离超过12毫米的距离，通过细致调整入射角度和改变两个凹面镜之间的距离，还有旋转第二块凹面镜，即调整出射孔的位置，可以得到不同的反射次数和反射光斑图案，从而实现不同的多次往返反射的光程。

本发明有益效果体现在：

本发明用于吸收光谱的多次往返反射样品池大大减少了样品池体积，使得样品更新速度和需求大大减少。同时物理长度也大大减少，使得仪器体积更加紧凑。同时使用的球面凹面镜制作简单，成本大大降低。使用者在使用时可以轻松调整出所需的光斑的熟悉几何图案，便于调整。

附图说明

图1为采用本发明实施例1的多次往返反射样品池得到的反射光斑图案。

图2为采用本发明实施例2的多次往返反射样品池得到的反射光斑图案。