一种光谱能量调节装置的制造方法
【专利摘要】一种光谱能量调节装置，包括设置在主光轴上的脉冲氙灯、带有轴向色差的光学组件和能够沿着所述主光轴移动的调节组件，所述调节组件上设有透光孔，并且所述透光孔位于主光轴上。本发明的有益效果是：可以根据需要调理连续光谱测量模块中光谱能量分布特性，从而使所需要的光谱谱段具有更高的能量，提高吸光度测量的信噪比。
【专利说明】
一种光谱能量调节装置
技术领域
[0001]本发明涉及光谱分析设备领域，具体的说一种光谱能量调节装置。
【背景技术】
[0002]紫外-可见连续吸收光谱技术常用于物质成分分析，在环境污染气体分析和水质分析方面应用广泛。连续的光谱信息结合化学计量学方法可以实现复杂环境条件下的污染物检测。现有很多用于气体分析和水质分析的紫外-可见连续光谱分析仪器，其核心是由脉冲氙灯光源、流通池和微型光谱仪组成的紫外-可见光谱采集模块，通过采集紫外-可见连续光谱，计算出吸收光谱，进而分析被测物质的浓度参数。脉冲氙灯的优点是光谱可以覆盖200?800nm的整个紫外-可见-近红外光谱范围，光谱连续，并且以脉冲方式工作，功耗低，寿命长。但脉冲氙灯的光谱功率分布很不均匀，存在强度很高的尖峰，特别是在使用的微型光谱仪光谱分辨率比较高的时候，强度较高的光谱尖峰极易饱和，通常为了避免饱和可以降低光强，这使得部分光谱段能量过低，测量的吸光度信噪比较差。在实际应用中，往往只采用一段光谱进行分析。
[0003]图1为典型的紫外-可见吸收光谱测量原理图，脉冲氙灯光源11发出的光束12首先经准直镜组13变成准直光束，准直光束透过流通池14，被流通池14中的被测物质吸收后剩余光束再经会聚镜组15会聚，在汇聚点处耦合进光纤16，光纤16将光束传导至微型光谱仪17完成光谱采集。
[0004]图2为脉冲氙灯的光谱功率分布图，光谱中存在很多能量较高的尖峰值，大多数谱段的能量较低。在实际使用过程中能量值较高的位置测量吸收光谱的信噪比更高，而大多数谱段测量的吸收光谱信噪比有限。
【发明内容】
[0005]为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种光谱能量调节装置，实现对光谱能量进行调节。
[0006]本发明的目的通过以下技术方案来具体实现:
[0007]—种光谱能量调节装置，包括设置在主光轴上的脉冲氙灯、带有轴向色差的光学组件和能够沿着所述主光轴移动的调节组件，所述调节组件上设有透光孔，并且所述透光孔位于主光轴上。
[0008]优选地，所述透光孔为圆形孔。
[0009]优选地，所述带有轴向色差的光学组件是对光束具有会聚作用的透镜或透镜组。
[0010]优选地，所述带有轴向色差的光学组件包括至少一个凸透镜。
[0011]优选地，所述脉冲氙灯设置在所述凸透镜的焦点以外的位置。
[0012]优选地，所述调节组件为光阑。
[0013]优选地，所述光阑的圆周尺寸大于所述带有轴向色差的光学组件的圆周尺寸。
[0014]优选地，所述消杂光装置与所述待测气室出射口之间的距离大于所述消杂光装置与所述紫外光探测装置之间的距离。
[0015]本发明的有益效果是:可以根据需要调理连续光谱测量模块中光谱能量分布特性，从而使所需要的光谱谱段具有更高的能量，提高吸光度测量的信噪比。
【附图说明】
[0016]下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
[0017]图1为典型紫外-可见吸收光谱测量原理图。
[0018]图2为标准脉冲氙灯光谱。
[0019]图3为采用带有轴向色差的光学组件和光阑选择光谱的示意图。
[0020]图4为采用带有轴向色差的光学组件和小反射镜选择光谱的示意图。
[0021 ]图5为能够对脉冲氙灯光谱进行能量分布调理的光谱测量原理图。
[0022]图6为调理后的脉冲氙灯光谱。
【具体实施方式】
[0023]如图3-6所示，本发明实施例提供了一种光谱能量调节装置，包括设置在主光轴上的脉冲氙灯、带有轴向色差的光学组件和能够沿着所述主光轴移动的调节组件，所述调节组件上设有透光孔，并且所述透光孔位于主光轴上。
[0024]其中，所述透光孔为圆形孔。
[0025]所述带有轴向色差的光学组件是对光束具有会聚作用的透镜或透镜组，可为总光焦度为正且带有轴向色差的多个透镜的组合。
[0026]所述带有轴向色差的光学组件包括至少一个凸透镜，可为单个具有正光焦度的带有轴向色差的透镜。
[0027]所述脉冲氙灯设置在所述凸透镜的焦点以外的位置。
[0028]所述调节组件为光阑。
[0029]所述光阑的圆周尺寸大于所述带有轴向色差的光学组件的圆周尺寸。
[0030]其中，所述光阑为孔径光阑，为开孔的薄片，只允许开孔部分透光，其他部分完全挡光。所述的孔径光阑，为小反射镜，反射镜将所需要的光谱反射进后续光路。
[0031]所述消杂光装置与所述待测气室出射口之间的距离大于所述消杂光装置与所述紫外光探测装置之间的距离。
[0032]本发明通过在光路中加入含有轴向色差的光学组件和光阑的方式，改变光谱仪探测到的光谱的光谱能量分布，达到对光谱采集模块利用的光谱能量分布调节的目的。
[0033]为了让本领域技术人员更清楚本发明的创造宗旨，下面结合附图并以一具体实施例进行阐述:
[0034]图3为采用带有轴向色差的光学组件和光阑选择光谱的示意图。可调整的光源部分包括脉冲氙灯31、带有轴向色差的光学组件32和光阑33。光源发出的光束34经带有轴向色差的光学组件32后，不同波长的光束在光轴上的不同位置会聚，35、36和37分别代表A1、入2和λ3三种不同波长的光束，分别会聚在光轴的不同位置。光阑33为中心开孔的薄片，光束可从开孔中透过。在图3中光束37的会聚点与光阑33的开孔恰好重合，光束35在光阑33前会聚后发散，光束36在光阑33处还没有会聚，此时透过光束中λ3成分最多，λ4Ρλ^到抑制，依照此原理，调整光阑33的大小及前后位置就可以对光源光谱分布进行调理。
[0035]图4为采用带有轴向色差的光学组件和小反射镜选择光谱的示意图。可调整的光源部分包括脉冲氙灯41、带有轴向色差的光学组件42和小反射镜43。光源发出的光束44经带有轴向色差的光学组件42后，不同波长的光束在光轴上的不同位置会聚，45、46和47分别代表λι、λ2和λ3三种不同波长的光束，分别会聚在光轴的不同位置。小反射镜43倾斜一定角度后放置在光轴上，光束可在其表面反射。在图4中光束47的会聚点与小反射镜43的反射面基本重合，光束45在小反射镜43前会聚后发散，光束46在小反射镜43处还没有会聚，此时在小反射镜43反射光中λ3成分最多，&和\2受到抑制，依照此原理，调整小反射镜43的大小及前后位置就可以对光源光谱分布进行调理。
[0036]图5为采用图3中的能够调理光源光谱的模块51代替图1中的光源模块11，这样就可以对光源光谱进行调理，得到在实际使用中最优的光谱分布。
[0037]图6为一种经调理后的实际光谱，该光谱中将紫外谱段的200?230nm以及可见光谱段的400?450nm进行了调理，使其相对光强大大提高，从而提高该谱段的光谱信噪比，特别适合于大气污染气体监测中同时对NH3、N0、N02、SO2、BTEX的检测。
[0038]本发明的有益效果是:可以根据需要调理连续光谱测量模块中光谱能量分布特性，从而使所需要的光谱谱段具有更高的能量，提高吸光度测量的信噪比。
[0039]最后应说明的是:以上所述仅为发明的优选实施例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实施例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种光谱能量调节装置，其特征在于，包括设置在主光轴上的脉冲氙灯、带有轴向色差的光学组件和能够沿着所述主光轴移动的调节组件，所述调节组件上设有透光孔，并且所述透光孔位于主光轴上。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述透光孔为圆形孔。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述带有轴向色差的光学组件是对光束具有会聚作用的透镜或透镜组。4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述带有轴向色差的光学组件包括至少一个凸透镜。5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述脉冲氙灯设置在所述凸透镜的焦点以外的位置。6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述调节组件为光阑。7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述光阑的圆周尺寸大于所述带有轴向色差的光学组件的圆周尺寸。8.如权利要求1-7之一所述的装置，其特征在于，所述消杂光装置与所述待测气室出射口之间的距离大于所述消杂光装置与所述紫外光探测装置之间的距离。
【文档编号】G01N21/31GK106092936SQ201610606239
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月28日 公开号201610606239.2, CN 106092936 A, CN 106092936A, CN 201610606239, CN-A-106092936, CN106092936 A, CN106092936A, CN201610606239, CN201610606239.2
【发明人】王新全, 武婧, 梁永
【申请人】青岛海纳光电环保有限公司