02置于樣品測量池100中時,其接觸面1021不會被樣品測量池100內(nèi)的待測樣品、待測樣品所含雜質(zhì)所破壞,但不以此為限,例如接觸面1021附著有對待測樣品、待測樣品中的雜質(zhì)具有化學惰性的材料。
[0025]在本實施方式中,所述反射面1022上鍍有高反射率的反射膜,反射膜按材質(zhì)的不同一般可以分為介質(zhì)膜或金屬膜等,但不以此為限,相較于現(xiàn)有技術(shù),由于本實施方式中的反射膜設置于反射面1022上,反射膜不接觸待測樣品及樣品中的雜質(zhì),當將該反射鏡102置于高溫、高濕、高粉塵、腐蝕性的樣品測量池100中時,樣品測量池100中的待測樣品、待測樣品中的雜質(zhì)不會進入反射膜內(nèi)部或反射膜與反射面1022連接處,反射膜的反射性能不會受到損傷。因此,本實施方式的反射鏡102適用于惡劣環(huán)境(高粉塵、腐蝕性、高水份、高溫等);另外,本實施方式中的入射光L通過入射部分進入所述反射腔101,當入射光L滿足一定的入射條件時,光線可在反射腔101內(nèi)多次反射,從而實現(xiàn)更長的光程。因此,本實施方式兼顧了環(huán)境適應能力強和長光程的優(yōu)點。
[0026]如圖1及圖2所示,所述至少兩個反射鏡102的所述接觸面1021及所述反射面1022的至少其中之一為非平面,非平面可為球面、柱面、二次曲面、自由曲面、非球面等,但不以此為限,可依據(jù)實際情況而定。
[0027]在本實施方式中,如圖2所示,以兩個反射鏡102為例,且兩個反射鏡102的接觸面1021均為球面,在反射腔101的邊界設置入射部分,本實施方式的入射部分以兩個反射鏡102的其中之一反射鏡102上的通光孔1023為例,入射光L通過所述入射部分入射至兩個反射鏡102的其中另一個反射鏡102的所述接觸面1021上,由于反射鏡102為透明材質(zhì),光線透過反射鏡102的接觸面1021到達反射面1022上,且光線經(jīng)反射面1022多次反射后由所述通光孔1023出射,如圖2所示,由于接觸面1021為球面,經(jīng)多次反射得到的光斑1024 —般呈閉合形式分布,即入射光L和出射光從同一個通光孔1023進出,多次反射后出射光的光斑1024與入射光L的光斑1024可以重合、彼此鄰近或彼此間隔多個光斑,光斑
1024的分布、出射光的光斑1024與入射光L的光斑1024的位置關(guān)系根據(jù)實際情況而定,當入射光L和出射光從同一個通光孔1023進出時,可提高樣品測量池100的穩(wěn)定性,亦可實現(xiàn)樣品測量池100的小型化。
[0028]在本實施方式中,可以在兩個反射鏡102上均設置通光孔1023 ;通光孔1023的數(shù)量不限于一個,如圖4所示,例如可以在一個反射鏡102上設置多個通光孔1023,入射光L及出射光可以分別從不同的通光孔1023進出;通光孔1023的位置不限于在反射鏡102的中部,如圖5所示,例如通光孔1023可以設置于反射鏡102的邊緣位置,即通光孔1023可以貫穿反射鏡102的邊緣,此時通光孔1023為非閉合性孔;反射鏡102上也可以不設置通光孔1023,例如入射光L從反射鏡102的側(cè)邊入射至所述反射腔101中。
[0029]在本實施方式中,由于在光線的傳播過程中,光線要進入反射鏡102內(nèi)部,如果設計不當,反射鏡102表面的反射光可能會對入射光L形成的主光路形成干擾,造成檢測靈敏度低。實驗研究發(fā)現(xiàn),造成該問題的本質(zhì)在于,反射鏡102本身相當于一個平行平面腔,如果破壞其平行度,則可以降低材料表面的反射光對主光路的影響。因此,本實施方式中將所述至少兩個反射鏡102的所述接觸面1021及所述反射面1022的至少其中之一設置為非平面,例如為球面、柱面、二次曲面或自由曲面、非球面等,但不以此為限,如此,當入射光L入射至反射面1022上時,反射出來的光線與入射光L之間會有夾角,從而防止反射過程形成的光線對入射光L形成的主光路產(chǎn)生干擾,降低樣品測量池100內(nèi)的雜散光。由計算機仿真實驗得知,在其他影響因素一致的情況下,非平面的曲率半徑越小,則反射鏡102表面反射光對主光路的影響就越小,通過合理選擇曲率半徑,可以有效避免反射鏡102表面反射光對主光路的影響。另外,將所述至少兩個反射鏡102的所述接觸面1021及所述反射面1022的至少其中之一設置為非平面,由于入射光L的實際光斑1024會有一定的發(fā)散角,光斑1024的大小會隨著傳播距離的增大而增大,非平面的設置相當于會聚透鏡,可減小光斑1024的尺寸,對入射光L的發(fā)散角進行約束。
[0030]在本實施方式中,例如入射光L由準直器發(fā)出,從準直器出射的光斑1024具有一定的發(fā)散角,光源200和準直器的參數(shù)決定了光斑1024大小和傳播距離之間的變化關(guān)系,光斑1024的大小會隨著傳播距離先減小后增大或者隨傳播距離的增大而增大,光斑1024最小處的位置稱為束腰位置。為了使得分布在反射鏡102上的光斑1024較小,本實施方式將光斑1024的束腰位置設置在反射腔101的內(nèi)部,即所述入射光L的光斑1024最小值的位置位于所述反射腔101的內(nèi)部。由于反射腔101是對稱的,當束腰位置位于反射腔101內(nèi)部時,光斑1024反復經(jīng)過“會聚-發(fā)散-會聚-發(fā)散”的過程,可實現(xiàn)在反射鏡102上的所有光斑1024的尺寸均較小,因此,通過將束腰位置設置在反射腔101的內(nèi)部,可實現(xiàn)反射鏡102上的光斑1024較小的效果,從而進一步提高反射鏡102的表面利用率。
[0031]在本實施方式中,反射鏡102的外觀形狀不限,如圖6所示,例如設計為圓形、方形、多邊形等均可。反射鏡102的非平面的形式不限,例如可為球面、柱面、二次曲面、自由曲面、非球面等,但不以此為限。反射鏡102之間的放置位置不限,即反射鏡102相互之間的距離,角度等關(guān)系可按實際情況而定,例如反射鏡102之間可以具有夾角。反射鏡102的數(shù)量不限,組成樣品測量池100的反射鏡102可以多于兩個,甚至是陣列器件的形式,如果是多個反射鏡102,則包括反射鏡102的排布形式,例如可以排布在一個圓周上,但不以此為限。反射鏡102的尺寸大小不限,例如同一個樣品測量池100中的反射鏡102可以不等大。反射鏡102也可與其他元器件搭配使用,例如將反射鏡102與棱鏡配合使用。多個反射鏡102也可以做在一個整體上。入射光L不限于從通光孔1023中進出,例如入射光L可以從反射鏡102的側(cè)邊進出。
[0032]如圖7所示,本實施方式的樣品測量池100還包括探測器300及光源200,光源200用于發(fā)射入射光L,探測器300用于接收從樣品測量池100中出射的光線,每次從樣品測量池100出射的光線都會經(jīng)由透鏡500會聚進入探測器300,待測樣品例如為固體、氣體、液體、液晶、生物組織等,但不以此為限。
[0033]本發(fā)明的樣品測量池100的測量流程模塊圖如圖8所示,所述測量流程模塊圖包括但不限于光源控制模塊10、光源模塊11、外光路調(diào)整模塊12、樣品測量池100、樣品測量池監(jiān)測模塊13、樣品測量池控制模塊18、樣品預處理模塊14、光電探測模塊15、數(shù)據(jù)采集和處理模塊16、數(shù)據(jù)和圖像輸出模塊17。需要特別說明的是,圖8中所示的各測量模塊可根據(jù)實際測量需求進行適當?shù)脑黾踊驕p少,如待測樣品不需要預處理時,樣品預處理模塊14可以省略。
[0034]本實施方式的各個模塊的工作原理或功能如下所述:
光源控制模塊10:所述光源控制模塊10用于控制光源模塊11的打開或關(guān)閉、頻率調(diào)制、電流調(diào)諧、溫度調(diào)諧等功能;
光源模塊11:所述光源模塊11根據(jù)探測技術(shù)和使用要求的不同可以有不同的形式,包括但不限于激光光源、寬帶光源、不同頻率激光光源的組合,激光光源和寬帶光源的組合等;
外光路調(diào)整模塊12:所述外光路調(diào)整模塊12用于改變光的偏振性質(zhì)、光束的發(fā)散角、光場的能量分布等,并反饋信號給光源控制模塊10。所述外光路調(diào)整模塊12包括但不限于起偏裝置、光學耦合、切光裝置等;
樣品測量池100:所述樣品測量池100為光學延遲系統(tǒng),用于增加光的傳播路徑、增加光程,提高系統(tǒng)測量靈敏度,所述樣品測量池100包括但不限于多次反射室、光學諧振腔等;
樣品測量池監(jiān)測模塊13:所述樣品測量池監(jiān)測模塊13用于監(jiān)控反射腔101的工作狀態(tài)、故障告警、在線實時標定樣品測量池100的等效吸收光程,并提供監(jiān)測信號給樣品測量池控制模塊18 ;
樣品測量池控制模塊18:所述樣品測量池控制模塊18用于根據(jù)樣品測量池監(jiān)測模塊13提供的監(jiān)測信號在線實時校正樣品測量池100內(nèi)光學器件的相對位置關(guān)系,樣品測量池控制模塊18包括但不限于至少一塊PZT或其他具有平移旋轉(zhuǎn)功能的機械結(jié)構(gòu)或裝置或其組合來實現(xiàn),從而改變樣品測量池100光學器件的相對位置關(guān)系;
樣品預處理模塊14:所述樣品預處理模塊14用于對待測樣品進行預處理,所述樣品預處理模塊14包括但不限于加熱待測樣品、濾除樣品中的水分、濾除樣品中與測量無關(guān)的其他雜質(zhì)、濾除粉塵等;
光電探測模塊15:所述光電探測模塊15用于接收和探測樣品測量池100輸出的光信號,并將光信號轉(zhuǎn)化成電信號,進行信號的濾波、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換等處理;
數(shù)據(jù)采集和處理模塊16:所述數(shù)據(jù)采集和處理模塊16采集轉(zhuǎn)化后的光電數(shù)字信號,并進行平均、濃度計算等光譜信號處理;
數(shù)據(jù)和圖像輸出模塊17:所述數(shù)據(jù)和圖像輸出模塊17用于輸出樣品的光譜線、分子