[實用新型]氣體樣本室

有效

• 申請號: 201520127774.0
• 申請日: 2015-03-05
• 公開（公告）號: CN204666513U
• 公開（公告）日: 2015-09-23
• 發明（設計）人: 陳利平
• 申請（專利權）人: 陳利平;裴世鈾
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 上海東創專利代理事務所(普通合伙) 31245
• 代理人: 曹立維

技術領域

本實用新型涉及氣體化學成份分析和檢測領域，特別涉及一種激光拉曼光譜氣體分析儀中的氣體樣本室。

背景技術

1928年C.V.拉曼實驗發現，光穿過透明介質被分子散射的光發生頻率變化，這一現象稱為拉曼散射。在透明介質的散射光譜中，頻率與入射光頻率υ₀相同的成分稱為瑞利散射；頻率對稱分布在υ₀兩側的譜線或譜帶即為拉曼光譜，其中頻率較小的成分υ₀－Δυ又稱為斯托克斯線，頻率較大的成分υ₀+Δυ又稱為反斯托克斯線。由于拉曼譜線的數目，位移的大小，譜線的長度直接與試樣分子振動或轉動能級有關，拉曼光譜可以準確地辨別被照射物質的化學成分。隨著1960年后激光器的問世，提供了優質高強度單色光，使得拉曼光譜在物質化學成份分析領域的應用逐漸成熟起來。

激光拉曼光譜氣體成份分析是近年來發展起來的一種技術。該技術具有檢測速度快、采樣少、能同時分析多種成份、體積小、維護簡單和使用時間長等特點，非常適合在線分析測量工業過程氣體成分含量。激光拉曼光譜氣體分析技術可應用于石油工程氣?測錄井、天然氣組份檢測及熱值分析、熱處理氣氛控制、電廠燃煤控制、鋼鐵廠的煉鐵、煉鋼、焦化過程的煤氣在線分析、煉油過程氣體監測、發酵過程氣體檢測控制、煤化工、化肥生產、甲醇和乙醇生產、精細化等領域。

激光拉曼光譜分析技術在氣體分析領域仍面臨著一些挑戰，其中最主要的就是拉曼散射光信號非常微弱，普通激光拉曼光譜探測氣體的靈敏度根本達不到探測要求，這就需要通過各種方法來提高拉曼散射光強度。專利US4648714中，Robert?E.Benner將氣體樣品盒放置在激光器諧振腔內，利用激光諧振腔內較強的激光場強從而實現了對氣體的分析；專利EP0557655B1公開了一種采用空心反射管提高散射光(如拉曼)收集效率的方法，該空心反射管外壁鍍有高反射率膜層，在管內平行傳播的激光束同管內氣體作用產生拉曼散射光，拉曼散射光經過多次反射后從空心反射管兩端或中心開孔射出；專利US5521703公開了一種采用半導體激光器(或稱作激光二極管)激發空心反射管內部氣體拉曼信號的方法，該空心反射管內壁鍍反射膜層，半導體激光器所發射的激光束不需要在管內平行傳輸；專利US5432610公開了一種半導體激光器泵浦諧振腔增強化學氣體分析的方法，諧振腔反射光信號反饋到半導體激光器，半導體激光器的縱模同諧振腔縱模鎖定，諧振腔內形成較強的激光場強。在文獻(Analyst,2012,137,4669)中，Robert?Salter公開了一種諧振腔增強拉曼光譜氣相分析的辦法，該方法同樣采用激光二極管，同?專利US5432610不同之處在于該文獻采用諧振腔透射光反饋到激光二極管，激光二極管的縱模同諧振腔縱模鎖定，諧振腔內形成較強的激光場強。綜述以上技術發明，可以歸納為兩種增強拉曼散射信號的方法,即增強激發光光功率和提高散射光收集效率。

目前，這幾種增強氣體拉曼散射信號的技術發明能夠達到的最優檢測靈敏度為1ppm,還達不到ppb量級的應用要求，如揮發性有機化合物(volatile?organic?compounds，VOC)檢測。因此尋求更高拉曼信號增強辦法，仍是業界的重點研究方向。

發明內容

本實用新型公開了一種激光拉曼光譜氣體分析儀中的氣體樣本室，其技術方案是：

一種氣體樣本室，包括光學諧振腔和一空心反射管，光學諧振腔由光學諧振腔反射鏡構成；空心反射管為一根容納待分析氣體且光學諧振腔內激光束從一端進入另一端射出的空心管子，放置在光學諧振腔其中兩個光學諧振腔反射鏡之間，光學諧振腔內激光束在空心反射管內壁內部傳播，同管內待分析氣體分子作用產生散射光；散射光在空心反射管內部經過管壁多次反射，從空心反射管兩端射出。

優選的是，光學諧振腔由兩個光學諧振腔反射鏡構成。

優選的是，氣體樣本室還包括用于調整光學諧振腔反射鏡之間距離的壓電陶瓷。

優選的是，空心反射管內壁鍍有金屬反射膜層或對拉曼散射?光反射的光學介質膜層。

優選的是，空心反射管材料本身對拉曼散射光透明，空心反射管外壁鍍有金屬反射膜層或對拉曼散射光反射的光學介質膜層。

優選的是，空心反射管材料本身對拉曼散射光反射。

優選的是，空心反射管一端與相鄰光學諧振腔反射鏡之間設有一能將空心反射管出射的散射光反射的斜面反射鏡，其上開有一激光束能穿過的孔。