提高了测量精度的检测微小颗粒大小及形状的光学系统

摘要

本发明公开了一种提高了测量精度的检测微小颗粒大小及形状的光学系统，激光束经光纤均匀化处理后，形成均匀性良好的平行光束，并通过合理的光路布局沿球面腔镜系统主轴方向射入到球腔镜内，与样气流汇聚于球腔镜的一物点，样气流沿垂直于系统主轴方向导入，粒子前向散射光信号被一光电倍增管接受，用以作为粒子大小测量的主要信号。除前向以外的散射光在大空间角范围内射向球腔镜的像点，在此像点后的物镜像平面上置一面形CCD，主要用于检出粒度的形状信息。本发明布局巧妙，结构合理，工作效果好。

主权项

一种提高了测量精度的检测微小颗粒大小及形状的光学系统，其特征是：包括球腔镜，球腔镜由金属制成、且内表面经抛光处理并镀有反射膜，在球腔镜的外框上固装激光器，并经一定光路布局后由光纤均匀性装置形成均匀性良好的平行光束，沿球腔镜的主轴方向入射到光敏区，入射光束与样气流汇于光敏区，即球腔镜的一物点处，前向散射光透过透镜后经第一光阑后被光电倍增管接受，原方向入射光束射入光陷阱；所述光陷阱由金属制成，且内壁涂有吸光材料，并固定在球腔镜的外框体内；除前向散射光外的散射光汇聚于球腔镜上述物点的像点，然后经一透镜后被面形CCD接受，该像点处设有用以防止杂散光进入面形CCD的第二光阑，面形CCD接收的信号经输出后放大、处理；光纤均匀性装置采用圆形绕行2.5周的梯度折射率分布的光能传输光纤，并呈圆形环绕在球腔镜的外框上；激光器射出的光束经第一聚焦透镜后汇聚于一光纤接口，此接口为所述光纤的入射端面，激光器、第一聚焦透镜、光纤接口固定在球腔镜的外框上；光纤的输出端与另一接口相连，发出的光束经准直透镜后形成平行光束，再经反射镜及第三光阑后使光束沿球腔镜主轴方向入射到光敏区，所述光纤的另一接口、准直透镜也固定在球腔镜的外框上；激光器功率为50～100mW的半导体激光器；半导体激光器射出的光束经第一透镜聚焦于一梯度折射率分布的光能传输光纤的输入端面，该光纤沿圆形环绕球腔镜行2.5周，光纤直径2mm， 环绕半径0.10m，输出端光束经准直透镜后形成平行光束，均匀光斑平顶因子达0.82，该光束入射至球腔镜的一物点处，且入射方向为该系统的主轴方向，在该物点处与经稀释的样气流相遇，即形成光敏区。