[發明專利]一種檢測系統和氫氣檢測方法

有效

• 申請號: 201811146965.6
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN110967329B
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發明（設計）人: 靳偉;齊云;趙焱;鮑海泓;何海律
• 申請（專利權）人: 香港理工大學深圳研究院
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 官建紅

1.一種氫氣檢測方法，其特征在于，基于微納光纖，所述微納光纖包括輸入端和輸出端，包括：

以泵浦光和斯托克斯光作為入射光源，將所述泵浦光和所述斯托克斯光從所述微納光纖的輸入端射入，所述泵浦光和所述斯托克斯光產生的倏逝場相互重合，重合的倏逝場與待測樣本中的氫氣相互作用，發生以氫氣分子的轉動拉曼躍遷為媒介的受激拉曼散射過程，部分所述泵浦光轉化為斯托克斯光；

檢測從所述微納光纖的輸出端輸出的所述斯托克斯光的增益信號，并根據所述斯托克斯光的增益與氫氣濃度之間的關系換算得到所述待測樣本中的氫氣的濃度；

其中，所述泵浦光與所述斯托克斯光的頻率差為10.6THz，對應于氫氣分子的S0(0)轉動拉曼躍遷頻率；含氫氣的待測樣本設置為環繞微納光纖的形式存在，將含氫氣的待測樣本收集于待測樣本收集室中，并將微納光纖貫穿設置于待測樣本收集室中；設置于待測樣本收集室內的微納光纖的直徑為0.7μm，長度為48 mm；微納光纖的腰區直徑為700nm，腰區長度為48mm；在測量過程中待測樣本收集室的氣壓保持為一個大氣壓；

入射至所述微納光纖的所述泵浦光的頻率為195.6THz、功率為300mW，且入射至所述微納光纖的斯托克斯光的頻率為185.0THz、功率為400μW。

2.一種氫氣檢測系統，應用所述氫氣檢測系統執行如權利要求1所述的氫氣檢測方法，其特征在于，包括：泵浦光發射器，斯托克斯光發射器，用于合并光束的波分復用器，微納光纖，光探測器，以及用于控制光束入射參數及記錄所述光探測器檢測數據的控制模塊；

所述泵浦光發射器和所述斯托克斯光發射器分別連接所述波分復用器的輸入端，所述波分復用器的輸出端連接所述微納光纖的輸入端，所述微納光纖的輸出端連接所述光探測器的輸入端，所述光探測器的輸出端和所述泵浦光發射器的控制端分別與所述控制模塊電氣連接；

所述微納光纖置于待測樣本收集室內；含氫氣的待測樣本設置為環繞微納光纖的形式存在，將含氫氣的待測樣本收集于待測樣本收集室中，并將微納光纖貫穿設置于待測樣本收集室中；設置于待測樣本收集室內的微納光纖的直徑為0.7μm，長度為48 mm；微納光纖的腰區直徑為700nm，腰區長度為48mm；在測量過程中待測樣本收集室的氣壓保持為一個大氣壓；

所述微納光纖和所述光探測器之間設置有第二濾波器；

所述泵浦光與所述斯托克斯光的頻率差為10.6THz，對應于氫氣分子的S0(0)轉動拉曼躍遷頻率；

入射至所述微納光纖的所述泵浦光的頻率為195.6THz、功率為300mW，且入射至所述微納光纖的斯托克斯光的頻率為185.0THz、功率為400μW。

3.根據權利要求2所述的氫氣檢測系統，其特征在于，所述控制模塊包括：信號放大器、數據收集裝置和激光驅動裝置；

所述信號放大器電氣連接所述光探測器的輸出端和所述數據收集裝置的輸入端；

所述激光驅動裝置電氣連接所述泵浦光發射器的控制端和所述信號放大器。

4.根據權利要求2所述的氫氣檢測系統，其特征在于，所述泵浦光發射器和所述波分復用器之間依次設置有光纖放大器、第一濾波器和第一偏振控制器；和/或

所述斯托克斯光發射器和所述波分復用器之間設置有第二偏振控制器。

5.根據權利要求2所述的氫氣檢測系統，其特征在于，所述待測樣本收集室包括進氣閥門和排氣閥門，所述進氣閥門通過管道連接空氣過濾器和流量控制器。