[發明專利]一種利用醋酸纖維膜實現光聲系統靈敏度增強和光聲池免拋光的方法

有效

• 申請號: 202011424307.6
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112683806B
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 宮振峰;吳國杰;李海娥;高田力
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01N21/25;G01N21/01
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

本發明屬于痕量氣體檢測技術領域，提供一種利用醋酸纖維膜實現光聲系統靈敏度增強和光聲池免拋光的方法，在非共振光聲池系統中，醋酸纖維膜貼滿光聲池的內部，通過增加激勵光源在光聲池內的散射次數，從而增加氣體的吸收光程，實現光聲系統靈敏度的增強。該方法操作性簡單，只需要將醋酸纖維膜貼于光聲池內部，能夠實現靈敏度三倍左右的增強，且非共振光聲池對內部的粗糙度要求很高，該方法能實現非共振光聲池的免拋光，降低加工成本。

技術領域

本發明屬于痕量氣體檢測技術領域，涉及到一種利用醋酸纖維膜實現光聲系統靈敏度增強和光聲池免拋光的方法。

背景技術

痕量氣體檢測在大氣環境檢測、工業過程控制以及生命科學領域有著廣泛的應用需求。隨著激光技術的發展，光譜技術已經成為一種具有高靈敏度、響應時間快和選擇性強等優勢的氣體檢測方法。光聲光譜是通過直接測量氣體因吸收光能而產生熱量的光譜量熱技術，是一種無背景吸收光譜技術。基于光聲光譜檢測技術的探測系統中，一般采用光聲池作為聲波產生單元。目前基于光聲光譜技術的痕量氣體檢測系統根據工作模型的不同可分為兩類，分別是共振式光聲系統和非共振式光聲系統。由于共振式光聲系統容易受到外界環境的干擾，存在共振頻率漂移的問題，不適合在環境復雜多變的變電站、核電站、醫院和煤礦等場所現場應用，因此目前商業化的光聲光譜檢測儀普遍采用靈敏度較低的非共振光聲系統。對于非共振光聲系統，提高檢測靈敏度至關重要。由于光聲測量的靈敏度正比于氣體吸收的光強大小，可以通過提高氣體吸收光強的大小來提高非共振光聲系統的檢測靈敏度。根據Beer-Lambert定律可知，為了提高氣體吸收的光強大小，可以通過增加氣體的吸收光程來實現。對非共振光聲池進行拋光處理是一種非常有效的手段，但是也因此增大了光聲池的加工難度。另外對于一些不規則形狀光聲池，很難對其實現拋光處理，限制了光聲系統靈敏度的進一步提高。因此設計一種利用醋酸纖維膜實現光聲系統靈敏度增強并且實現光聲池免拋光的方法對于微量氣體檢測領域具有重要的應用價值。

發明內容

本發明為克服以上的缺陷，提供了一種利用醋酸纖維膜實現光聲系統靈敏度增強和光聲池免拋光的方法，該方法不僅實現對光聲系統靈敏度的增強，還能夠使光聲池不再需要拋光處理，減小了光聲池的加工難度，降低了光聲系統的成本，為光聲光譜檢測技術在商業化的應用中拓展了更大的空間。

本發明的技術方案：

一種利用醋酸纖維膜實現光聲系統靈敏度增強和光聲池免拋光的方法，在非共振光聲池系統中，其中醋酸纖維膜貼滿光聲池的內部，實現對光聲系統靈敏度的增強。

所述的醋酸纖維膜貼于光聲池的內部側壁、外蓋的下部分和壓片上部分，醋酸纖維膜的貼法不應該影響光源的入射和氣體的通入，通過醋酸纖維膜實現對光聲系統靈敏度的增強，所依據的原理是醋酸纖維膜增加了激勵光源在光聲池內的散射次數，從而增加氣體的吸收光程，達到的效果是能夠實現靈敏度三倍左右的增強，非共振光聲池對內部的粗糙度要求很高，該方法能實現非共振光聲池的免拋光。

本發明的有益效果：該方法不僅實現對非共振光聲系統靈敏度的增強，還能使光聲池不再需要拋光處理，減小了光聲池的加工難度，降低了光聲系統的成本，為光聲光譜檢測技術在商業化的應用中拓展了更大的空間。

附圖說明

圖1為本發明非共振光聲池系統裝配圖主視圖。

圖2為本發明非共振光聲池系統裝配圖左視圖。

圖3為本發明非共振光聲池系統裝配圖俯視圖。

圖4為本發明貼于壓片的醋酸纖維膜的形狀示意圖。

圖5為本發明貼于外蓋的醋酸纖維膜的形狀示意圖。

圖6為本發明非共振光聲池系統內部未拋光且未貼醋酸纖維膜的二次諧波圖。

圖7為本發明非共振光聲池系統內部拋光后未貼醋酸纖維膜的二次諧波圖。