(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221074676 6.9 (22)申请日 2022.06.28 (71)申请人 山东非金属材 料研究所 地址 250031 山东省济南市天桥区田家庄 东路3号 (72)发明人 潘忠泉　杨欣欣　赵华　孙文慧　 李昕　陶威　 (74)专利代理 机构 山东祺智知识产权代理有限 公司 373 61 专利代理师 孟繁修 (51)Int.Cl. G01N 21/01(2006.01) G01N 21/3504(2014.01) (54)发明名称 一种单斩波器双光路水红外分析仪系统 (57)摘要 本发明属于分析仪器测量技术领域， 公开了 一种单斩波器双光路水红外分析仪系统， 该系统 由一件斩波器及两件球面镜构成， 包括光源系 统、 色散系统、 双光路系统、 样品室系统和检测器 系统； 双光路系统由斩波器、 第五球面镜和第六 球面镜构成， 斩波器上设置扇形平面反射镜。 本 发明降低了双斩波器因相位与旋转频率同步导 致的设计复杂性； 斩波器为四扇区结构， 扇形区 间①的扇形角介于9 0～150°之间， 斩波器旋转频 率范围60r/min～240r/min， 系统基于斩波器角 度对样品、 参比与暗电流信号采样， 进一步提高 了仪器的可靠性。 权利要求书1页 说明书5页 附图1页 CN 115096818 A 2022.09.23 CN 115096818 A 1.一种单斩波器双光路水红外分析仪系统， 由光源系统、 色散系统、 双光路系统、 样品 室系统(18)和检测器系统组成； 其特征在于： 双光路系统由斩波器(10)、 第五球面镜(11)和 第六球面镜(12)构成， 斩波器(10)的区间嵌入扇形平面反射镜(17)， 扇形平面反射镜(17) 的中心、 第五球面镜(11)的顶点与第四球面镜(9)的反射光主光线重合， 第六球面镜(12)的 顶点与第五球面镜(1 1)的顶点关于扇形平面反射镜(17)的反射 面对称。 2.根据权利要求1所述的一种单斩波器双光路水红外分析仪系统， 其特征在于， 光源系 统的数值 孔径与色散系统的物方 数值孔径匹配。 3.根据权利要求2所述的一种单斩波器双光路水红外分析仪系统， 其特征在于， 第四球 面镜(9)的反射主光线与入射主光线夹角介于50 °～70°之间， 通过调节第四球面镜(9)与出 射狭缝(8)的间距， 使第四球面镜(9)的出射光在子午面形成平行光， 或当斩波器区间置于 光路时、 聚焦于扇形平面反射镜(17)。 4.根据权利要求3所述的一种单斩波器双光路水红外分析仪系统， 其特征在于， 斩波器 (10)为四扇区圆盘结构， 区间 ①为空白或嵌入高透过率光学玻璃窗口， 经透射后形成样品 光路， 区间 ③嵌入扇形平面反射镜(17)， 经反射后， 形成参比光路， 区间 ②和区间④为挡光 结构， 用于提取仪器的暗电流信号， 斩波器区间 ①和区间③的扇形角介于90～15 0°之间。 5.根据权利要求4所述的一种单斩波器双光路水红外分析仪系统， 其特征是： 斩波器 (10)的旋转频率范围介于60r/min～240r/min之间， 以0 °角为起点， 循环记录斩波器(10)的 0°～360°区间各角度时的信号示值， 按均匀分布提取各扇形区间的稳定信号， 分别作为样 品、 暗电流、 参比、 暗电流信号 值。 6.根据权利要求5所述的一种单斩波器双光路水红外分析仪系统， 其特征在于， 斩波器 (10)以S为0 °定位点，①、②、③和④区间围绕圆心O依次顺序排列， 120 °区间①为空白扇区， 120°区间③嵌入扇形平面反射镜(17)， 6 0°区间②和60°区间④为挡光扇区。 7.根据权利要求5所述的一种单斩波器双光路水红外分析仪系统， 其特征在于， 斩波器 (10)的150 °区间①嵌入石英玻璃， 150 °区间③嵌入扇形平面反射镜(17)， 30 °区间②和30° 区间④为挡光扇区。 8.根据权利要求5所述的一种单斩波器双光路水红外分析仪系统， 其特征在于， 斩波器 (10)的90 °区间①嵌入K9玻璃， 90 °区间③嵌入扇形反射镜(17)， 90 °区间②和90°区间④为 挡光扇区。 9.根据权利要求1所述的一种单斩波器双光路水红外分析仪系统， 其特征在于， 第五球 面镜(11)的顶点与第四球面镜(9)的反射主光线重合， 且与样 品室系统(18)中的样 品主光 路重合， 第六球面镜(12)的顶 点与第五球面镜(11)的顶 点相对于扇形平面反射镜(17)反射 面对称， 且与样品室系统(18)中的参比主光路重合； 第七球面镜(13)、 第八球面镜(14)和检 测器(15)均置于样品室系统(18)另一侧， 第七球面镜(13)、 第八球面镜(14)的顶点分别与 样品光路和参比光路重合， 检测器(15)的光敏面中心与扇形平面反射镜(17)的反射面重 合。 10.根据权利要求9所述的一种单斩波器双光路水红外分析仪系统， 其特征是： 当斩波 器区间旋转至光路中， 透射光经第五球面镜(11)的反射后， 聚焦于样品、 经第七球面镜(13) 聚焦于检测器(15)； 当斩波器区间旋转至光路中， 反射光经第六球面镜(12)反射后， 聚焦于 参比、 经第八球面镜(14)聚焦于检测器(15)。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115096818 A 2一种单斩波器双光路水红外分析仪系统 技术领域 [0001]本发明为一种单斩波器双光路水红外分析仪系统， 属于分析仪器测量技术领域， 尤其涉及水红外分析仪测量 技术。 背景技术 [0002]水红外分析仪基于光谱测量技术， 通过测量四氧化二氮中硝酸的特征吸收， 对照 工作曲线确定四氧化 二氮中相当水含量。 [0003]专利ZL200720028413.6一种N2O4相当水含 量测量仪， 公开了光栅单色器、 滤光片单 色器系统， 仪器采用单光束测量方式， 通过测量特征波长与背 景波长的吸光度值， 对照标准 曲线， 确定样品的相当水含量。 该系统以吸收波长及背 景波长的空白信号为标准， 在测量过 程中， 信号的波动不能完全通过空白信号反映， 因此导 致仪器的示 值偏差。 [0004]专利ZL201310204355.8光谱法N2O4中相当水含量测量装置及测量方法， 公开了一 种双光路系统， 由2件平面反射镜、 2件斩波器构成双光路系统。 样品光路与参比光路基本一 致， 信号波动同时反映在参比光路与样品光路， 仪器以参比光路为标准， 消除了光源辐射信 号及检测器的响应信号波动对测量结果的影响。 该专利公开的双光路系统的斩波器必须保 持相位和旋转频率同步， 即前斩波器透射窗口对应后斩波器反射窗口、 前斩波器反射窗口 对应后斩波器透射窗口， 并保持斩波器暗电流窗口对应， 才能保证取样数据为样品的真实 反映， 因此增 加了仪器的设计复杂性， 降低了 仪器的可靠性。 发明内容 [0005]针对当前存在的单光路仪器光源信号波动对仪器的示值的影响及双光路仪器可 靠性偏低的技术问题， 本发明提供了一种由斩波器、 第 五球面镜和第六球面镜构成的单斩 波器双光路水红外分析仪系统。 [0006]本发明是通过如下技 术方案实现的： [0007]一种单斩波器双光路水红外分析仪系统， 由光源系统、 色散系统、 双光路系统、 样 品室系统和检测器系统构成。 双光路系统由斩波器、 第五球面镜和 第六球面镜构成， 斩波器 的区间嵌入扇形平面反射镜， 扇形平面反射镜的中心、 第 五球面镜的顶点与第四球面镜的 反射光主光线重合， 第六球面镜的顶点与第五球面镜的顶点关于扇形平面反射镜的反射面 对称。 [0008]进一步的， 光源系统的数值 孔径与色散系统的物方 数值孔径匹配。 [0009]进一步的， 第四球面镜的反射主光线与入射主光线夹角介于50 °～70°之间， 通过 调节第四球面镜与出射狭缝的间距， 使第四球面镜的出射光在子午面形成平行光， 或当斩 波器区间置 于光路时、 聚焦于斩波器的扇形平面反射镜 。 [0010]进一步的， 斩波器设计为四扇区圆盘结构， 区间 ①为空白或嵌入高透过率光学玻 璃窗口， 经透射后形成样品光路， 区间 ③嵌入扇形平面反射镜， 经反射后， 形成参比光路， 区 间②和区间④为挡光结构， 用于提取仪器的暗电流信号。 斩波器区间 ①和区间③的扇形角说　明　书 1/5 页 3 CN 115096818 A 3