一种用于光谱系统测量气溶胶吸收系数的积分球及样品池技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于光谱系统测量气溶胶吸收系数的积分球及应用该积分球的样品池。该积分球为内设球形空腔的八面体，包括四个两两相对的侧面、上底面、下底面和两个斜侧面；一对侧面上分别设有光谱孔；另一对侧面上分别设有散射光探测孔和多用途孔；其中一个斜侧面上设有散射光探测孔；光谱孔、两个散射光探测孔和多用途孔分别与球形空腔相连通；球形空腔内壁设有聚四氟乙烯反射层。样品池通过积分球两个侧面的光谱孔与工字形法兰相连；工字形法兰外端分别与光路微调组合相连，两光路微调组合外端分别通过法兰盘夹持一平凹镜。本实用新型专利技术样品池有良好的密封性，适用于将多通吸收光谱技术和积分球探测技术相结合测量气溶胶的吸收系数。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种积分球及应用该积分球的样品池，具体涉及一种用于光谱系统测量气溶胶吸收系数的积分球和样品池，适用于将多通吸收光谱技术与积分球探测技术相结合的气溶胶吸收系数测量系统。
技术介绍
大气气溶胶是指通过人为因素和自然因素进入大气中的固体、液体微粒与气体载体所组成的多相体系，具有时空分布广泛、生命周期不同、空间变化巨大、化学成分复杂、光学性能特殊等特点，对区域大气污染和全球气候变化，以及大气环境质量等方面有重要的影响作用。近年来的一些研究成果表明，人类活动造成的气溶胶粒子增加所引起的气候致冷 效应可以部分地抵消因人类活动造成的温室气体增加引起的气候变暖效应，甚至能够显著影响云的形成和发展及伴随的降水过程，进而加剧干旱和洪涝灾害。但气溶胶的气候效应比温室气体的气候效应要复杂的多，这是因为气溶胶对辐射的影响不但取决于其本身的分布，还包括气溶胶自身的理化性质及下垫面的光学性质，而这些因素都有极大的时空变化率。因此，到目前为止，气溶胶的气候效应仍然是人类活动引起的气候变化预测中最不确定的一个因素。1995年，联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第三次评估报告指出，在众多的气候变化影响因子中，最不确定和有待深入认识的是气溶胶的辐射强迫作用；2007年，IPCC第四次报告指出，对气溶胶人为贡献的结果会产生冷却效应，气溶胶的直接辐射强迫具有较大的不确定性，准确评估各类气溶胶的辐射效应对减少上述不确定性具有重要的科学意义。气溶胶的辐射效应取决于气溶胶粒子对光的吸收和散射作用，而气溶胶粒子与光的这两种作用又与气溶胶的成分和粒径有密切的关系。近年来的一些观测研究表明，在远离人为污染的海洋区域，气溶胶主要源于海盐，这种类型的气溶胶对光的散射作用远远大于吸收；而在内陆地区，气溶胶粒子有丰富的人为源和自然源，对煤烟而言，气溶胶的消光作用以吸收为主，而对于硫酸盐、稍酸盐等气溶胶，消光作用则是以散射为主。因此，不能笼统的以消光系数来标定气溶胶的辐射效应，而必须厘清气溶胶的消光系数、散射系数和吸收系数。光谱技术，尤其是激光光谱技术是一种获取测定对象吸收系数的有效手段，已被广泛应用于物理、化学、分析及环境等领域，但当吸收光谱技术用于大气微量成分测量时，只能得到检测对象的消光系数，而无法直接得到吸收系数，因此，长期以来，吸收光谱技术在大气环境领域主要用于对气体吸收的检测分析，但对于大气气溶胶而言，因为气溶胶的消光由吸收和散射两部分组成，因此，单纯的吸收光谱技术只能获得气溶胶的消光系数，而无法获得气溶胶的吸收系数，但在研究气溶胶的环境效应、气候效应等涉及气溶胶辐射特征的情况下，必须明确气溶胶的消光系数、吸收系数和散射系数，而有关气溶胶吸收系数的测量，一直都是一个难题。
技术实现思路
光谱技术无法直接获得气溶胶的吸收系数，要用光谱技术获得气溶胶的吸收系数，必须与其他技术相结合，从理论上来说，将吸收光谱技术与积分球探测相结合能得到气溶胶吸收系数，本技术的目的是提供一种将多通吸收光谱技术与积分球探测技术相结合的样品池。本技术的技术方案本技术提供了一种用于光谱系统测量气溶胶吸收系数的积分球，所述积分球为内设球形空腔的八面体；所述八面体为截去两个直角顶角的立方体，包括四个两两相对的侧面、上底面、下底面和两个斜侧面；所述截去两个直角顶角的立方体由两个截去一个直角顶角的等腰直角三棱柱组成；所述两个等腰直角三棱柱分别截去一个直角顶角后，形成所述八面体的斜侧面；所述球形空腔由分别设于所述两个截去一个直角顶角的等腰直角三·棱柱内的半球形空腔组成，且其球心为所述两个截去一个直角顶角的等腰直角三棱柱的对接面的中心；所述一对侧面上分别设有光谱孔；所述另一对侧面上分别设有散射光探测孔A和多用途孔；所述其中一个斜侧面上设有散射光探测孔B ;所述光谱孔、散射光探测孔A、散射光探测孔B和多用途孔分别与所述球形空腔相连通，且其轴线分别通过所述球形空腔的球心；所述球形空腔内壁设有聚四氟乙烯反射层。另一个斜侧面上设有散射光探测孔C ;所述散射光探测孔C与所述球形空腔相连通，且其轴线通过所述球形空腔的球心。所述两个斜侧面与上底面的夹角分别为30度和60度。本技术还提供了一种应用上述积分球的样品池，所述样品池还包括工字形法兰、光路微调组合、法兰盘和平凹镜；所述积分球分别通过两个侧面的光谱孔与所述工字形法兰相连；所述工字形法兰外端分别与所述光路微调组合相连，两光路微调组合外端分别通过所述法兰盘夹持一所述平凹镜。所述光路微调组合包括工字形波纹管、定位螺纹杆、微调螺丝延长杆和微调螺丝组合；所述光路微调组合通过所述工字形波纹管与所述工字形法兰外端相连；所述定位螺纹杆为三根，等间距分布在所述工字形波纹管的两法兰盘之间；所述微调螺丝延长杆为三根，一端固定在所述工字形波纹管一侧的法兰盘上，另一端与固定在所述工字形波纹管另一侧法兰盘上的微调螺丝组合相抵。所述光谱孔、散射光探测孔A、散射光探测孔B和多用途孔的外圈分别设有环状凹槽；所述环状凹槽内分别设有O形密封圈；所述环状凹槽外圈分别设有多个螺纹孔。本技术相比现有技术具有以下优点第一，本技术所述用于光谱系统测量气溶胶吸收系数的样品池，将多通吸收光谱技术中的吸收池与光学积分球相结合，将多通吸收光谱技术在气溶胶消光系数探测和积分球在气溶胶散射光探测方面的优势结合起来，为将吸收光谱技术用于气溶胶吸收系数的测量提供一种样品池。第二，在一个积分球中设置三个气溶胶散射光探测孔，从三个不同方向探测积分球内气溶胶的散射光，可以在一次测量中获得三个光散射值，便于做比对测量。附图说明图I为本技术样品池的立体结构示意图。图2为图I中样品池的剖面图。图3为图I中60度去角三棱柱的结构示意图。图4为图3中60度去角三棱柱的后视图。图5为图I中30度去角三棱柱的结构示意图。图6为图5中30度去角三棱柱的后视图。图7为图I中样品池光路微调组合的结构示意图。图中，I- 60度去角三棱柱，2- 30度去角三棱柱，3-工字形法兰，4-工字形波纹管，5-平凹镜，6-法兰盘，7-微调螺丝组合，8-微调螺丝延长杆，9-定位螺纹杆，10-侧面A，11-侧面B，12-侧面C，13-侧面D，14-多用途孔，15-散射光探测孔A，16-散射光探测孔B，17-散射光探测孔C，18-环状凹槽A，19-螺纹孔A，20-沉孔，21-30度斜侧面，22-60度斜侧面，23-光谱孔，24-环状凹槽B，25-螺纹孔B，26-对接面，27-通孔A，28-螺纹孔C，29-通孔B，30-环状凹槽C。具体实施方式以下结合附图对本技术所述用于光谱系统测量气溶胶吸收系数的样品池进行详细说明。结合图I至图6，本技术所述用于光谱系统测量气溶胶吸收系数的样品池由内设球形空腔、外形呈不对称八面体的积分球、工字形法兰3、光路微调组合、法兰盘和平凹镜所组成。所述内设球形空腔、外形呈不对称八面体的积分球由内设半球形空腔的60度去角三棱柱I和30度去角三棱柱2组成。积分球主体采用金属材质，球形空腔内壁均匀喷涂聚四氟乙烯反射层。结合图I、图2、图3和图4，内设半球空腔的60度去角三棱柱I是在底面为等腰直角三角形且底面直角边所对应的侧面为正方形的三棱柱上，先以底面斜边所对应的侧面(即积本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光谱系统测量气溶胶吸收系数的积分球，其特征在于：所述积分球为内设球形空腔的八面体；所述八面体为截去两个直角顶角的立方体，包括四个两两相对的侧面、上底面、下底面和两个斜侧面；所述截去两个直角顶角的立方体由两个截去一个直角顶角的等腰直角三棱柱组成；所述两个等腰直角三棱柱分别截去一个直角顶角后，形成所述八面体的斜侧面；所述球形空腔由分别设于所述两个截去一个直角顶角的等腰直角三棱柱内的半球形空腔组成，且其球心为所述两个截去一个直角顶角的等腰直角三棱柱的对接面的中心；所述一对侧面上分别设有光谱孔；所述另一对侧面上分别设有散射光探测孔A和多用途孔；所述其中一个斜侧面上设有散射光探测孔B；所述光谱孔、散射光探测孔A、散射光探测孔B和多用途孔分别与所述球形空腔相连通，且其轴线分别通过所述球形空腔的球心；所述球形空腔内壁设有聚四氟乙烯反射层。

【技术特征摘要】
1.一种用于光谱系统测量气溶胶吸收系数的积分球，其特征在于所述积分球为内设球形空腔的八面体；所述八面体为截去两个直角顶角的立方体，包括四个两两相对的侧面、上底面、下底面和两个斜侧面；所述截去两个直角顶角的立方体由两个截去一个直角顶角的等腰直角三棱柱组成；所述两个等腰直角三棱柱分别截去一个直角顶角后，形成所述八面体的斜侧面；所述球形空腔由分别设于所述两个截去一个直角顶角的等腰直角三棱柱内的半球形空腔组成，且其球心为所述两个截去一个直角顶角的等腰直角三棱柱的对接面的中心；所述一对侧面上分别设有光谱孔；所述另一对侧面上分别设有散射光探测孔A和多用途孔；所述其中一个斜侧面上设有散射光探测孔B ;所述光谱孔、散射光探测孔A、散射光探测孔B和多用途孔分别与所述球形空腔相连通，且其轴线分别通过所述球形空腔的球心；所述球形空腔内壁设有聚四氟乙烯反射层。2.根据权利要求I所述的积分球，其特征在于所述另一个斜侧面上设有散射光探测孔C ;所述散射光探测孔C与所述球形空腔相连通，且其轴线通过所述球形空腔的球心。3.根据权利要求2所述的积分球，其特征在于所述两个斜侧面与上底面的夹角分别为30度和60度。4.根据权利要求I所述的积分球，其特征在于所述截去一个直角顶角的等腰直角三棱柱其中一个的对接面上设有大尺寸环状凹槽；所述大尺寸环状凹槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴世鑫，崔芬萍，赵立龙，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：实用新型
国别省市：