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技术文章--气体检测用长光程吸收池

2024/4/14 0:07:31发布16次查看
虽然光学测量方法具有测量范围广、速度快、准确度和精度高等优点,但传统的光学测量污染气体的方法只是单程光散射和直接吸收,而通常受仪器空间尺寸的限制,光和样品的作用距离较短,导致测量灵敏度较低。然而,污染气体浓度为痕量,所以小尺寸的单光程检测手段不适合大气污染组分测量。因此,要解决此问题就需要采用多次反射的长光程技术。另外,随着气体测量技术的发展,很多领域对测量仪器的要求越来越高,可便携式,小型化和集成化成为目前主要的发展趋势。通过光学长光程吸收池在有限的体积内实现多次反射,可以实现可便携式和小型化。根据lambert-beer定律,透射光强与有效光程成正相关,提高探测灵敏的最直接、、的方法就是增加有效光程。常见的多光程吸收池结构有whit、herriott型、chernin和离散透镜长光程池[7]。
white型长是由三个镜片组成的,如图1(a)所示,发散角大可以实现反射,但由于是多反射镜结构,光路调节过程操作较复杂,镜面利用率比较低。herriott 型是由两个平凹面反射镜组成,如图2(b)所示,结构简单,光路较容易调节和控制,但是往往要求光源的准直性高才能防止入射光重叠。chernin型一般由五块反射镜组成,如图2所示,可以接受大发散角光束实现多次反射。离散透镜长光程池是改进型的herriott型新型吸收池,如图3所示,就是高效利用镜面,实现可能的光程,但是对镜面设计要求比较高。
另外一个比较重要的镀膜,往往可以依据不同激光器输出波长而定(金膜、铝膜、银膜及介质膜)。吸收池一般采用镀银膜或金膜的反射镜,波长范围覆盖了可见到红外波段。图1 white型和herriott型长光程池结构图图2 chernin型长光程池结构图[1]图3 离散透镜长光程池结构图[2]图4 新型圆柱吸收池[3,4]图5 新型多波长吸收池[5]图6 新型多波长吸收池[6]参考文献:[1] 程跃,赵卫雄,胡长进,顾学军,裴世鑫,黄伟,张为俊. chernin 型多通池用于烟雾箱光化 学反应过程的实验研究[j]. 光学学报, 2013, (08): 295-302.[2] 陈家金,赵卫雄,高晓明,张为俊. 基于柱面镜光学多通池的ch4高灵敏度探测[j]. 光学学报, 2015, (09): 353-358.[3] jouy p, mangold m, tuzson b, et al. mid-infrared spectroscopy for gases and liquids based on quantum cascade technologies[j]. analyst, 2014, 139(9): 2039-2046.[4] tuzson b, mangold m, looser h, et al. compact multipass optical cell for laser spectroscopy[j]. optics letters, 2013, 38(3): 257-259.[5] tarsitano c g, webster c r. multilaser herriott cell for planetary tunable laser spectrometers[j]. applied optics, 2007, 46(28): 6923-6935.[6] 谈图,刘锟,王贵师,汪磊,陈卫东,高晓明. 基于中红外qcl激光和新型多通池高灵敏度测量co和n_2o的研究[j]. 光学学报,2015,(02):358-364.[7] 吴应发,大气中碳化物气体分子高灵敏度光谱研究[d].太原, 太原科技大学 2016.关于富泰科技富泰科技(香港)有限公司正式成立于2005年,专注于*光电技术应用,为光通信、工业与科研用户提供专业的物料选型、核心器 件供应以及系统方案支持。我们的客户群体涵括通信行业系统集成商及国内外光通信器件、模块制造商、光电领域高校、重点实验室等。如今,我们服务的市场覆盖光纤通信、传感、精密光谱、量子信息处理和半导体制造等领域。
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