[發明專利]利用太赫茲時域光譜檢測硫酸鹽、硝酸鹽溶液濃度的方法

有效

• 申請號: 201310218282.8
• 申請日: 2013-06-04
• 公開（公告）號: CN103335976A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 趙昆;李倩
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: G01N21/35
• 分類號: G01N21/35
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 姚亮

1.一種利用太赫茲時域光譜檢測硫酸鹽、硝酸鹽溶液濃度的方法，其包括以下步驟：

（1）選擇樣品池；

（2）制備不同濃度的硫酸鹽溶液或硝酸鹽溶液為標準溶液樣品；

（3）測量標準溶液樣品的太赫茲時域光譜，建立標準溶液樣品的太赫茲時域光譜數據庫，該太赫茲時域光譜數據庫包括標準溶液樣品的時域光譜圖、頻域光譜圖、濃度與吸收系數的關系譜圖、濃度與折射率的關系譜圖、濃度與消光系數的關系譜圖；

（4）測量待測溶液的太赫茲時域光譜，對數據進行處理，得到待測樣品的吸收系數；

（5）根據標準溶液樣品的太赫茲時域光譜數據庫分析測定待測溶液的濃度。

2.如權利要求1所述的方法，其中，所述樣品池為聚乙烯薄膜，薄膜厚度為0.12mm以下。

3.如權利要求1所述的方法，其中，所述標準溶液樣品是通過硫酸鹽或硝酸鹽與去離子水按比例混合配制的已知濃度溶液，標準樣品的濃度從純水到飽和溶液依次遞增，濃度間隔為2-5%。

4.如權利要求1所述的方法，其中，所述步驟（3）包括：

利用透射式太赫茲時域光譜裝置對標準溶液樣品進行檢測，以空樣品池的太赫茲時域波形為參考信號，以標準溶液樣品的太赫茲時域波形為樣品信號，重復測量三次，取平均值作為最終的參考信號和樣品信號；

對參考信號和樣品信號進行傅里葉紅外變換得出太赫茲頻域波形，進一步進行數據處理得出在標準溶液樣品的有效太赫茲范圍內的某一頻率下的標準溶液樣品的物理參數，所述物理參數包括折射率和/或吸收系數；

以所述物理參數構建標準溶液樣品的太赫茲光譜數據庫，其中，根據參考信號和樣品信號得出的標準溶液樣品的折射率和吸收系數是指：根據基于菲涅爾公式的數據處理模型計算標準溶液樣品在有效的太赫茲波段的折射率n(v)、吸收系數α(v)、消光系數k(v)，然后在有效太赫茲范圍內建立各種標準溶液樣品的吸收系數和折射率的數據庫，其中折射率n(v)、吸收系數α(v)、消光系數k(v)是通過以下公式計算得到的：

α(v)=4πvk(v)c]]>

k(v)=c2πdvIn4n(v)A(l+n(v))2]]>

其中，為樣品電場和參考電場之間的相位差，d為樣品厚度，v為輻射的頻率，c為真空的光速，A為振幅。

5.如權利要求4所述的方法，其中，所述標準溶液樣品的有效的太赫茲范圍為0.2-2.5THz。

6.根據權利要求1或4所述的方法，其中，所述步驟（4）包括：測量待測溶液在標準溶液樣品的太赫茲時域光譜數據庫所對應的頻率下的太赫茲時域光譜，對數據進行處理，得到待測樣品的吸收系數、折射率、消光系數。

7.如權利要求1所述的方法，其中，所述步驟（5）包括：分析待測樣品和標準溶液樣品的太赫茲時域光譜數據庫之間的相關性以及樣本點與標準曲線的相似性來確定待測樣品的濃度。