光谱仪的标定气体室制造技术

一个光谱仪装置的探测器组件带有机内标定气体室．一个腔体作为一个室，其初始端具有一初始孔而其终端具有终端孔并与初始孔相面对着．透光窗口装在两相互面对着的孔中以封住此室．一聚焦透镜安在初始孔中而一个探测器装在终端孔中以封住此腔体的两端．此室具有一锥形内表面使初始孔逐渐向终端孔缩小．此腔体具有一标定气体入口与室相连通并位于初始端．一标定气体出口与室相连通并位于终端附近．（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一用于光谱仪的标空气体室，特别是提供用于通常光谱仪和自动声光红外分析器系统中的标空气体室，其中标定气体用于校准这些装置。通常的就地联机的气体光谱仪测量有限数量的气体。这些装置为NDIR型，它应用的是宽带光，其中心位于欲测的那类气体分子的吸收峰处。这种宽带光是很容易从光源发射出的全频率的光中通过带通滤光器选出来。为了校准这些装置，将以透光物质构成并含有欲测的特定气体样品的气匣插入光路中以便校准这类仪器。当用这类仪器测量多于一种气体时，数个专用的密封气匣有选择地插入到光路中，为了校准目的这些已知气匣给出的上限读数可以外推到零值。对分析装置有一个大的和增长的市场存在，这些装置可用于分析工业过程中大量不同的反应产物。此外，联机的当时已燃产物的分析器是需要的以便于碳氢燃料更有效地燃烧。例如，电力工业面临监测烟囱废气的任务已若干年了。起见，废气的监测包括测量氧浓度和烟的不透明度以便控制燃烧频率。随着规范标准的量的不断增加导致需要对硫的氧化物和氮的氧化物进行监测。在将来，其它的成分无疑地亦要监测。例如氨气加到烟囱中以保持沉积器的频率在欧州已提出的规范将需要监测氨气。近期的研究指出，例如监测一氧化碳，可以提高燃烧效率。因此，对商业机构感兴趣的气体种类已很快地增长到较大的数目。历史上介决的方法是对每一种监测气体分别装设一指示器器。这种做法变得愈来愈昂贵，当需要监测的气体的种类增长时变为较不可取的做法。已经知道所使用的分析装置是利用紫外及红外分光光度技术以及气体和液体色谱法去满足上述工业的需要。这些光学仪器利用被分析物质的以下重要特性，一特定分子具有与所有其它分子不同的吸收特微光谱。分子混合物的光谱是可以叠加的，而吸收是与各种分子的浓度成正比。光吸收谱可从任意形式样品得到只要样品能透光，它们可以是固体、液体或气体，光谱能在不破坏样品的试验中得到。几乎所有的气体分子吸收红外辐射。每种分子只对特定的特微波长的光有吸收。因此从在特定波长下监测到的光吸收的大小可以推断出烟囱中所含该气体的量。这是靠红外辐射透过烟囱到达探测器而完成的。透射的光辐射的波长被调谐到与被测气体的特定波长相吻合，在给定的波长下探测器的信号强度与在那个波长下吸收气体的浓度有关。红外辐射的有选择的调谐是靠在光路中插入狭带干涉滤光器或插入充有合适气体的气匣。这两种做法都包含机械动作而且能采用的气匣及滤光器的数量显然是有限的。因此可靠性及精确度受制于这些调谐元件的非理想的性质。最近已认识到某些双折射光学物质并称为声光物质能够在光谱分析器中用作滤波器。美国专利号3，792，287的说明书中讲授了一个有效的透红外光的声光物质，铊-砷-硒化物的用途，它可能应用在1到约16微米的接近中红外光谱区。一种利用声光技术的自动声光红外分析器系统在美国专利号4，490，845的说明书中描述并讲授了一种自动声光可调谐滤波器的红外分析器系统，它允许利用与经过样品的红外辐射的声光相互作用将滤波器快速电子调谐到一予先选好的红外带通。红外分析器系统包括能探测通过被分析的样品的红外辐射装置，此样品具有预定的红外吸收特性，还有定向装置使红外辐射通过一声光可调谐滤波器。一个声光可调谐滤波器包括一个光学准直的声光晶体，通过它红外辐射与晶体光轴成一预定角度。一个声换能器耦合到晶体上，利用一可复频率的射频源在晶体中激励声波，使它与偏振的红外辐射中精选出的狭带宽部分相互作用，以使后者与辐射的其余部分区分开来。调谐的或精选的狭带宽辐射与经声换能器联结到滤波器的射频源的频率成函数关系。红外辐射控制装置与滤波器相耦合以便探测滤波后红外辐射的输出，并产生与滤波后输出的红外辐射成函数关系的输出信号。自动计算装置与探测装置的输出电信号相联。计算装置包括用于有选择地触发射频源的装置以测定加到声换能器上射频源的时间和频率，然后决定出选出的或滤波后的狭带宽红外光的有用波长。一种特定用途的声光红外分析器系统用于监测烟囱排气已发表在美国专利用途序号为736，199的说明书中，1985年5月20日归档。在这样一个基于声光可调谐滤波器的光谱仪中，可以测量大量不同的气体。为了建立此系统的正确操作参数以及对此系统进行校准，所需的标定气体会包括一个大范围的各种气体及浓度。显然这使得它很昂贵而且也不实际在装置中制造大量的标定气体匣或提供它们用于像现在实际使用的联机气体光谱仪的装置中。此外，对于用包含各种红外波长的标定气体的光学窗口所增加的费用是不可取的。本专利技术的目的是提供一种改进的用于光谱仪中探测器组件，它包含一聚焦透镜和一个密封的探测器。设计中增加一个腔，联结并密封到聚焦透镜与探测器腔或探测器窗口作为标定气体室，并处于此两透光元件之间，从而标定气体以有选择地引入和从此标定气体室排出。进一步的目的是提供一标定气体室，其中以聚焦透镜作为在探测器装置与要分析的气体样品或工业废气之间的唯一封板。再进一步的目的是提供一种对自动声光红外分析器系统的改进，此改进包括一整体标定气体室。另外一目的是提供一标定气体室的设计，使气室体积为极小并仍不妨碍光聚焦于探测器装置上。并提供一标定气体室具有独特的气体引入方式，它在标定气体室中建立一种切向流道。按照本专利技术，一个用于光谱仪设备的标定气体室包括一个腔装置作为一个室，其初始端具有第一尺寸的初始孔和一终端具有第二个较小尺寸的终端孔并与上述初始孔相面对着。透光窗口装置放在上述初始及终端孔中以封住上述初始端与终端。上述室具有一锥形内表面使上述初始孔逐渐向上述终端孔缩小。上述腔装置具有一标定气体入口装置与上述室相连通并位于上述初始端附近以及一个标定气体出口装置与上述室相连通并位于上述终端附近;上述标定气体入口装置的取向是使标定气体沿上述初始端的初始孔切向进入上述室，并在上述锥形室中形成切向流道。方便的是此专利技术提供用于光谱仪装置的探测器组件的设计包括一机内的标定气体室。此标定气体室装置包括一个腔作为一个室，其初始端具有第一尺寸的初始孔以及一终端具有第二个较小尺寸的终端孔并与初始孔相面对着。此室具有一锥形内表面使初始孔逐渐向终端孔缩小。此腔装置有一个标定气体入口装置与室连通并位于初始端附近。一个标定气体的出口装置与室连通并位于上述终端附近。标定气体入口装置的取向是使标定气体沿初始端的初始孔切向进入室，结果是在锥形室中形成切向流道。室的锥形尺寸减少了标定气体室的体积并因此减少了所需标定气体的量。有利的是本专利技术提供的光谱仪装置的型式包括一聚焦透镜装置用于将光导向一探测器装置，还包括一个整体的标定气体装置作为一个室，此室位于初始端的聚焦透镜和终端的密封的探测器之间，后两者并作为整体的部件。在此结构中不需附加费用提供附加窗口或透镜。在工业废气的探测器侧的聚焦透镜既可作为一透镜又可兼作封板以防工业废气泄漏。此外，作为探测器的整体而安装的红外窗口可作为第二封板，因为探测器是在真空中制成并密封真空。结果是由于利用第○圈密封的室与探测器的园柱形腔和聚焦透镜相联结，这样提供的与标定气体连用的室，使它并不需要任何附加红外窗口。标定气体室以需用的标定气体冲洗或溢流，标定气体从第一个位置处进入并从标定气体室的第二个位置处排出。冲洗或溢流操作所需的时间以及所用的气体量是减少了，因为标定气体室的体积已由于其形状正好与透镜聚焦本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于光谱仪设备的标定气体室其特征在于包括一个腔装置作为一个室，其初始端具有第一尺寸的初始孔和终端具有第二个较小尺寸的终端孔并与上述初始孔相面对着，透光窗口装置位于上述的初始与终端孔中并封住上述的初始和终端，上述室具有一锥形内表面从上述初始孔逐渐向上述终端孔缩小，上述腔装置具有一标定气体入口装置与上述室相连通并位于上述的初始端附近以及一个标定气体出口装置与上述室相连通并位于上述终端附近，上述标定气体入口装置的取向使得标定气体沿切向于上述初始端的初始孔进入上述室，在上述锥形室中形成一个切向流道。

【技术特征摘要】
US 1986-3-7 8374391.用于光谱仪设备的标定气体室其特征在于包括一个腔装置作为一个室，其初始端具有第一尺寸的初始孔和终端具有第二个较小尺寸的终端孔并与上述初始孔相面对着，透光窗口装置位于上述的初始与终端孔中并封住上述的初始和终端，上述室具有一锥形内表面从上述初始孔逐渐向上述终端孔缩小，上述腔装置具有一标定气体入口装置与上述室相连通并位于上述的初始端附近以及一个标定气体出口装置与上述室相连通并位于上述终端附近，上述标定气体入口装置的取向使得标定气体沿切向于上述初始端的初始孔进入上述室，在上述锥形室中形成一个切向流道。2.根据权利要求1的标定气体室还包括一光谱仪设备带有将光导向探测器装置的聚焦透镜装置，包括一标定气体装置，它含有形成室的腔装置，其初始端具有第一尺寸的初始孔和终端具有第二个较小尺寸的终端孔并与上述初始孔相面对着，在此上述聚焦透镜装在上述的初始孔中而上述探测器装置放在上述终端孔中，上述室具有锥形内表面并由上述初始孔逐渐向上述终端孔缩小，上述腔装置具有一标定气体入口装置与上述室相连通并位于上述初始端附近以及一标定气体出口装置与上述室相连通道位于上述终端附近;上述标定气体入口装置的取向是使标定气体切向于上述初始端的初始孔进入上述室，在上述锥形室中形成一切向流道。3.根据权利要求1或2的标定气体室包括形成室的腔装置其初始端具有初始孔而终端具有终端孔，透光窗口装置放在上述的初始孔与终端孔中以封住上述的初始与终端。上述室具有一标定气体入口装置与上述室相连通并位于上述初始端附近以及一标定气体出口装置与上述室相连通并位于上述终端附近。4.根据权利要求2或3的标定气体室，其中形成室的腔装置其初始端具有一初始孔以及终端具有一终端孔，并且上述聚焦透镜装在上述初始孔中而上述探测器装置放在上述终端孔中，上述腔装置有一标定气体入口装置与上述室相连通并位于上述初始端附近以及一标定气体出口装置与上述室相连通并位于上述终端附近。5.根据权利要求4的标定气体室其中的标定气体入口装置的取向是使标定气体切向于初始端的初始孔进入该室，在此锥形室中形成切向流道。6.一个宽带自动声光可调谐滤波器的多种气体红外分析器系统其特征为包括用于使红外辐射通过被分析物质的使人感兴趣的环境的装置，这些物质具有予先测定的红外吸取特性，一个包括光学准直的声光晶体的声光可调谐滤波器，红外辐射与晶体光轴成以予定的角度通过该晶体，一个声换能器装置耦合于可变频率的射频源和声光晶体，并在晶体中激励声波使它与辐射中选出的狭带宽部分相互作用，使后者区别于辐射的其余部分，此选出的狭带宽部分为射频源的频率和声...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特莱奥纳德纳尔森，威廉姆约翰丹利，威廉姆哈维麦克英蒂，
申请(专利权)人：西屋电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]