详情

原文传递一种基于光腔衰荡光谱技术检测超高纯气体中痕量甲烷含量的系统

专利名称：	一种基于光腔衰荡光谱技术检测超高纯气体中痕量甲烷含量的系统
摘要：	一种基于光腔衰荡光谱技术检测超高纯气体中痕量甲烷含量的系统，包括依次在光轴上设置的DBF激光器，光学调制器，第一凸镜，小孔和第二凸镜；还包括两个设置于第二凸镜后端的第一、二矩形棱镜，第一矩形棱镜的后端还依次设置有第一滤波片，第一光腔，第一探测装置，第二矩形棱镜的后端还依次设置有第二滤波片，第二光腔，第二探测装置，第一探测装置和第二探测装置分别连接数据采集处理器，系统结构简单，且测量精度高。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	山东非金属材料研究所
发明人：	张文申;宋磊;荀其宁;胡国星;冯典英;许峰;侯倩倩;赵晓刚;刘霞;张雨
专利状态：	有效
申请日期：	2019-02-28T00:00:00+0800
发布日期：	2019-04-26T00:00:00+0800
申请号：	CN201910152807.X
公开号：	CN109682777A
代理机构：	北京元本知识产权代理事务所
代理人：	岳秀梅
分类号：	G01N21/39(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	250031 山东省济南市天桥区田家庄东路3号
主权项：	1.一种基于光腔衰荡光谱技术检测超高纯气体中痕量甲烷含量的系统，其特征在于：其包括依次在光轴上设置的DBF激光器，光学调制器，第一凸镜，小孔和第二凸镜；还包括两个设置于第二凸镜后端的第一、二矩形棱镜，其中两个矩形棱镜在光轴方向上上下设置，DBF激光器的激光出射方向分别与两个目标光腔的对象探测方向平行，且两个矩形棱镜分别设置于DBF激光器的激光出射方向与两个目标光腔1的对象的探测方向的反射曲线上，经过第二凸镜的激光束分别通过在第一、二矩形棱镜中的多次反射后，以出射光向两个目标光腔的对象的探测方向发射；第一矩形棱镜的后端还依次设置有第一滤波片，第一光腔，第一探测装置，第二矩形棱镜的后端还依次设置有第二滤波片，第二光腔，第二探测装置，第一探测装置和第二探测装置分别连接数据采集处理器。 2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：第一、二光腔的内底部的两侧，分别对应的设置有第一、二加热器，第一、二加热器分别连接控温器，控温器还连接数据采集处理器。 3.如权利要求2所述的系统，其特征在于：第一、二光腔光腔的内底部分别设置有加热层，第一、二加热器设置于加热层内。 4.如权利要求3所述的系统，其特征在于：第一、二光腔的内顶部的一侧，分别对应设置有温度传感单元，温度传感单元分别连接测温器。 5.如权利要求5所述的系统，其特征在于：第一、二加热器具体为电热丝或者波尔贴。 6.一种利用如上述权利要求1-5任一项所述的基于光腔衰荡光谱技术检测超高纯气体中痕量甲烷含量的系统的测量方法，其特征在于，依次包括如下步骤： (1)在稳定的环境温度下，在第一、二光腔中分别冲入标定气体，控制DBF激光器发出特定波长的激光束，激光束进入光学调制器调制后，依次第一凸镜，小孔和第二凸镜； (2)通过第二凸镜的激光束分别部分进入第一、二矩形棱镜后分为两路后经过第一、二滤波片后分别进入第一、二光腔； (3)经过第一、二光腔衰荡后的光束通过第一、二探测装置探测后，发送至数据采集处理器，利用光学腔衰荡光谱技术进行测量； (4)对比两路测量结果，如果差值在阈值范围内，则进入下一步骤，否则调整系统，使得两路测量结果的差值满足阈值范围，返回步骤(1)； (5)开始测量，在两路第一、二光腔中分别冲入目标气体，分别控制第一、二光腔中对应的第一、二加热器开始加热，同时控制对应的温度传感单元按照一定的周期开始测量，当第一、二光腔的腔内温度稳定在预设温度范围内时，进入下一步骤； (6)控制DBF激光器发出特定波长的激光束，激光束进入光学调制器调制后，依次第一凸镜，小孔和第二凸镜后，对应进入第一、二矩形棱镜后，分别通过第一、二滤波片后进入第一、二光腔，衰荡后的光束通过第一、二探测装置探测后，发送至数据采集处理器，利用光学腔衰荡光谱技术进行测量。 7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤(6)后还包括温度补偿验证步骤：保持在两路第一、二光腔中分别冲入的目标气体，分别控制第一、二光腔中对应的第一、二加热器开始加热，同时控制对应的温度传感单元按照一定的周期开始测量，使得第一、二光腔内的温度达到不同于预设温度范围内的另一温度范围；当第一、二光腔的腔内温度稳定在另一预设温度范围内时，返回步骤(6)，按照理论计算方式计算温度改变对于测量结果的影响关系，验证系统的精度是否满足要求。
所属类别：	发明专利