[發(fā)明專利]用于激光吸收光譜技術(shù)的吸收光程延長(zhǎng)的裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210058360.8
• 申請(qǐng)日: 2012-03-07
• 公開（公告）號(hào): CN102590092A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 婁秀濤;瑞小川;張治國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/01
• 分類號(hào): G01N21/01;G01N21/39
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 張果瑞

1.用于激光吸收光譜技術(shù)的吸收光程延長(zhǎng)的裝置，其特征在于，它包括氣體池(1)、多孔材料芯(2)、探測(cè)器(3)、一維平移臺(tái)(4)和放大器(5)，氣體池(1)內(nèi)設(shè)置有多孔材料芯(2)，激光光束入射至氣體池(1)，該激光光束穿過多孔材料芯(2)后入射至探測(cè)器(3)的光敏面，探測(cè)器(3)由一維平移臺(tái)(4)帶動(dòng)沿探測(cè)器(3)的光敏面所在平面做一維移動(dòng)，探測(cè)器(3)將探測(cè)到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并通過放大器(5)放大后輸出。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于激光吸收光譜技術(shù)的吸收光程延長(zhǎng)的裝置，其特征在于，多孔材料芯(2)的組成物質(zhì)為氧化鋁、氧化鋯或氧化鈦中的一種或幾種，材料孔隙率大于30％，材料孔平均直徑小于10μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于激光吸收光譜技術(shù)的吸收光程延長(zhǎng)的裝置，其特征在于，多孔材料芯(2)的形狀為長(zhǎng)方體，該長(zhǎng)方體的激光光束入射面的長(zhǎng)度為a，寬度為b；垂直于激光光束入射面的長(zhǎng)方體的厚度為d，且滿足a≥b＞3d。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于激光吸收光譜技術(shù)的吸收光程延長(zhǎng)的裝置，其特征在于，多孔材料芯(2)的形狀為圓柱體，該圓柱體的激光光束入射圓面的直徑為e，垂直于激光光束入射面的圓柱體的厚度為f，且滿足e＞3f。

5.基于權(quán)利要求1所述裝置的吸收光程延長(zhǎng)的方法，其特征在于，吸收光程延長(zhǎng)的方法為：在一維平移臺(tái)(4)帶著探測(cè)器(3)移動(dòng)的方向上建立一維坐標(biāo)系，該一維坐標(biāo)系的原點(diǎn)為探測(cè)器(3)初始位置，驅(qū)動(dòng)一維平移臺(tái)(4)帶著探測(cè)器(3)自初始位置點(diǎn)開始移動(dòng)了n個(gè)位置點(diǎn)，每個(gè)位置點(diǎn)的坐標(biāo)為X_i，i＝0，1，2，...，n，其中初始位置點(diǎn)的坐標(biāo)X₀＝0，n為自然數(shù)，且n＝7～20，

測(cè)量探測(cè)器(3)在第i個(gè)位置對(duì)應(yīng)的吸收光程為L(zhǎng)_eff(X_i)，根據(jù)n個(gè)位置點(diǎn)及其對(duì)應(yīng)吸收光程，通過二次多項(xiàng)式擬合獲得吸收光程L_eff(X_i)與探測(cè)器(3)位置坐標(biāo)x的關(guān)系式f(x)＝L_eff(x)，

進(jìn)而通過調(diào)整探測(cè)器(3)的位置來達(dá)到預(yù)期的吸收光程。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述用于激光吸收光譜技術(shù)的吸收光程延長(zhǎng)的方法，其特征在于，測(cè)量探測(cè)器(3)在第i個(gè)位置對(duì)應(yīng)的吸收光程L_eff(X_i)的過程為：

步驟一、探測(cè)器(3)固定在該位置點(diǎn)，在氣體池(1)內(nèi)充入緩沖氣氮?dú)猓{(diào)整激光光束入射至氣體池(1)，放大器(5)將探測(cè)器(3)采集的光強(qiáng)信號(hào)放大后輸出，根據(jù)該放大后的信號(hào)計(jì)算獲得多孔材料芯(2)散射出的氮?dú)夤鈴?qiáng)度I₀；

步驟二、在氣體池(1)內(nèi)充入已知濃度的樣品氣體，調(diào)整激光光束入射至氣體池(1)，放大器(5)將探測(cè)器(3)采集的光強(qiáng)信號(hào)放大后輸出，根據(jù)該放大后的信號(hào)計(jì)算獲得多孔材料芯(2)散射出的樣品光強(qiáng)度I_t；

步驟三、根據(jù)步驟一獲取的氮?dú)夤鈴?qiáng)度I₀和步驟二獲取的樣品光強(qiáng)度I_t按公式

Leff(Xi)=ln(I0/It)σN]]>

計(jì)算獲得探測(cè)器(3)位于該位置時(shí)對(duì)應(yīng)的光程L_eff(X_i)，

式中，N為樣品氣體的濃度，σ為樣品氣體的吸收截面。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述用于激光吸收光譜技術(shù)的吸收光程延長(zhǎng)的方法，其特征在于，入射至氣體池(1)的激光光束與多孔材料芯(2)入射面的法線所成的角度θ范圍為0～45度。