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激光谱仪信号倍增器

阅读：1023发布：2021-03-03

IPRDB可以提供激光谱仪信号倍增器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型属于激光检测技术应用，特别是对一般激光吸收光谱术较难测量乃至一些不能检测的弱光信号进行精确测量的技术领域，本实用新型由弱光放大器，光检测器，以及光学元部件组成的光路系统三部分组成。弱光放大器主体是由光折变晶体、若干光学部件及相关调节装置组成，该仪器检测灵敏度高、分辨率强，可直接用于各类物质的吸收谱测量，与现有技术相比较，使用本实用新型可实现对待检测的弱光信号强度实现三个乃至四个数量级的放大。，下面是激光谱仪信号倍增器专利的具体信息内容。

权利要求

1、一种由激光器、吸收盒、光检测器和多种光学部件组成的激光谱仪信号倍增器，其特征在于：具有一个用光折变晶体做成的弱光信号放大器(1)，其弱光信号放大器(1)是用一种经光学抛光的光折变晶体固定在聚四氟已烯框架中，框架固定的基面可三维调节具有减震橡皮垫的可旋转360升降微调架上，弱光信号放大器(1)、吸收盒(C)、反射境(M1、M2)泸光片(F1、F2)、分束器(S)、吸光器(A)、、针孔(H1、H2、H3)分别固定在机箱底板上，光检测器(P)固定在机箱左侧板(B)上。

2、按权利要求（1）所述的激光谱仪信号倍增器，其特征在于：弱光信号放大器（1）所用的光折变晶体是钛酸钡晶体、铌酸锂晶体，铌酸锶钡晶体、钾钠铌酸钡晶体、铌酸钾晶体做成的。

说明书全文

本实用新型属于激光检测技术应用，特别是对一般激光吸收光谱术较难乃至一些不能检测到的相干弱光信号进行精确测量的技术领域。

激光吸收光谱是目前世界上应用最广泛的一种光谱分析方法，这种方法最通用的测量方法是“透射衰减测量法”，使用这种方法可以准确地测定物质的吸收系数和吸收光谱。具体的测量方法是：设频率为的激光入射到样品上的强度为IO（ν），透过L长的样品后，光强为I（ν），从而样品的吸收系数K（ν）可表述为：

I（ν）／IO（ν）＝e－K（ν）L

即K（ν）＝－ 1/(L) Ln (I)/(Io) (（ν）)/(（ν）)

用这种方法所设计成的激光谱仪简单，易于操作，获得数据准确，但是此方法不足是在测量过程中激光的输出功率不能过大，否则产生饱和作用。另外测量范围有限制，如对一些光敏物质及吸收光极强的物质。激光过强会使待测样品变质和破坏，这样要测这类物质或其它诸如在分子束、原子束样品、低气压样品、低吸收而荧光极弱样品、化学反应中间产物等，必须把激光功率降低，这样输出信号的信噪比将很低，那么用上述的方法及装置就很难测出了。

本实用新型为了克服上述方法的缺点，提供一种应用在激光谱仪上的信号倍增器，使其对一般激光谱仪难以检测乃至检测不到的弱光信号能实现检测，并且能有效地提高信号检测灵敏度，大幅度提高信噪比，显著地简化测量手段，从而拓展现有激光吸收光谱技术的应用范围。

本实用新型利用两束相干光在光折变晶体中存在的两波耦合效应，做成弱光信号放大器（1），将弱光信号放大器（1）放在由多种光学部件组成的光路图（1）中，外面有一箱体组成激光谱仪信号倍增器。弱光信号放大器（1）主体是光折变晶体，如钛酸钡晶体、铌酸锶钡晶体、钾钠铌酸锶钡晶体、铌酸钾晶体、铌酸锂晶体等，将某一种晶体固定在光学调节架上（晶体不同，放大倍数不同）。晶体使用前要用光照或加热方法清除贮存在晶体内的光栅结构，以保证测量的准确性和可靠性，其第二部分是由反射镜M1、M2，泸光片F1、F2，分束器S，针孔H1、H2、H3，样品盒C、吸光器A、光检测器P，信号放大器（1）组成的光路，如图（1）所示。

其第三部分是仪器箱体，上述所有的光学部件分别固定在仪器箱体底座及侧壁上，箱体满足光屏蔽条件，箱体具有光检测器P接口。整个仪器在使用中可拆卸分装使用也可整体使用。

实施例：

（ⅰ）弱光信号放大器（1）采用单畴化钛酸钡晶体，晶体尺寸为5×5×5mm3，晶体的六个面皆光学抛光。晶体固定在聚四氟乙稀框架之中，具体技术要求是：晶体在框架中固定不动，可满足六面通光，晶体在被固定过程中不承受过大的机械应力（仅以紧固力为限）。聚四氟乙稀框架固定在基面可三维调整并带有减震薄橡皮垫的支架（2）上，支架（2）具有升降微调机构并能绕铅直轴进行360°旋转。支架（2）与仪器箱体底板紧固，其上装有锁定装置，一旦光路装调完毕可锁定不动。晶体顶部装有可移动会聚式微型红外灯，调整红外灯使其会聚束斑罩住晶体，使晶体置于均匀光场照射之下。预先定标红外灯光强（调节电压）使晶体内建立的光栅能在5秒钟内清除干净，红外灯外电路由变压器及定时器和供电开关组成，它们安装在机箱侧壁之上。

（ⅱ）光学部件及其调解装置，从仪器光路图可以看出，光学部件由光阑Ⅰ分束器S、可变衰减器F、全反射镜M1及M2组成、（1）为弱光信号放大器、光路具体配置是自分束器（分束比为1：1）出射的光，光束Ⅰ经全反镜M2可变衰减器F2、小孔H3、样品盒C、入射到弱光信号放大器（1）上，被放大光信号用光电管探测，光束Ⅱ经全反镜M1入射到弱光信号放大器（1）上，其透射光用吸光器吸干净。仪器中各光学元件皆固定在三维可调支架上并与仪器底板紧固。支架是可拆卸式的，一旦装调结束即锁定不动。

（ⅲ）仪器箱体，部分（ⅰ）及（ⅱ）固定在箱体底板及侧板上，箱体底板上安置三个定位针孔H1、H2、H3做为调光基准孔。仪器出厂前首先对光路进行光学装校，在仪器性能指标达最佳条件下，将S、M1、M2、（1）锁定，然后，安装调试的定位孔H1、H2、H3（使光线通过三个孔后）锁定。使用本仪器时，入射激光将由三个针孔定位后而自动满足光路使用条件，箱体顶盖可开启（交链式结构），但需满足光屏蔽条件。（1）出射光处的箱体侧壁上装有可变光阑和固件结构，可以用来安装光电二极管或光电倍增管，此处同样要求光屏蔽条件，顶盖材料为煮黑铝板厚3mm，四壁为铝合金材料厚8mm，底板为网状铸铁件厚1cm，箱体底板装有高低调节装置。

本实用新型制做的激光谱仪检测灵敏度高，分辨率高，可直接用于各类物质的吸收谱测量。本实用新型结构简单，操作处理可以微机化，数据准确可靠，它可对普通激光谱仪难以测量乃至不能测量的样品，诸如必须限制光强的材料及原子束、分子束、低气压样品等，在原有的光谱仪中加上本实用新型弱光信号放大器即可测得，它大大地拓展了激光谱仪的应用范围。使用本实用新型对待检测弱光信号已成功获得10000倍以上的直接光信号强度放大，本实用新型将可使待检测信号实现三个乃至四个数量级的放大。

参考文献：（1）原子与分子光谱导论王国文

（2）激光光谱学的基础和技术 W.戴姆特瑞德

标题	发布/更新时间	阅读量
LED光信号-专利编号CN102960061B	2020-05-11	690
光信号机-专利编号CN105050880A	2020-05-11	699
光信号放大-专利编号CN107534492A	2020-05-13	804
光信号调制-专利编号CN103888398B	2020-05-12	152
光信号机-专利编号CN105050880B	2020-05-11	61
LED光信号-专利编号CN102960061A	2020-05-11	883
光信号设备-专利编号CN102483217A	2020-05-13	984
光信号调制-专利编号CN102171980A	2020-05-13	987
光子信号锁-专利编号CN108625684A	2020-05-12	703
光信号装置-专利编号CN103775940A	2020-05-12	404

激光谱仪信号倍增器

本实用新型属于激光检测技术应用，特别是对一般激光吸收光谱术较难乃至一些不能检测到的相干弱光信号进行精确测量的技术领域。

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