專(zhuān)利名稱(chēng)：測(cè)量發(fā)光粒子絕對(duì)濃度裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及氧碘化學(xué)激光器(COIL)能源測(cè)量技術(shù)，具體地說(shuō)是一種模擬體光源標(biāo)定技術(shù)測(cè)量發(fā)光粒子絕對(duì)濃度裝置。
在現(xiàn)有技術(shù)中，發(fā)光粒子如O2(1Δ)是氧碘化學(xué)激光器(COIL)的能源。氧碘化學(xué)激光器輸出的功率直接與O2(1Δ)的絕對(duì)濃度有關(guān)，O2(1Δ)是由單重態(tài)氧發(fā)生器(SOG)產(chǎn)生的，O2(1Δ)的絕對(duì)濃度是SOG和COIL的重要參數(shù)之一，因此測(cè)量SOG出口處的O2(1Δ)絕對(duì)濃度具有重要意義。目前用于測(cè)量發(fā)光粒子O2(1Δ)的設(shè)備主要有脈沖的二倍頻YAG(532nm)or Nd+YLF(527nm)激光器(約80萬(wàn)人民幣)，增強(qiáng)型的ICCD和光譜儀系統(tǒng)(約70萬(wàn)人民幣)，測(cè)定O2(a1Δ)和O2(X3∑)的拉曼散射截面還要借助于質(zhì)譜檢測(cè)系統(tǒng)，而這些儀器都是非常昂貴的。測(cè)試系統(tǒng)又比較龐大，不利于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)測(cè)量；另外利用二極管激光的調(diào)頻技術(shù)對(duì)基態(tài)氧O2(X3∑)進(jìn)行測(cè)量，借助于Cl2利用率的參數(shù)，間接得到O2(a1Δ)濃度的一種方法；還有用標(biāo)定的活塞式均勻圓盤(pán)光源模擬圓柱體內(nèi)部的發(fā)光，用單色儀調(diào)節(jié)研究的波長(zhǎng)，用標(biāo)定的流量計(jì)給出反應(yīng)物的濃度，再由單色儀后的光電倍增管測(cè)得的絕對(duì)發(fā)光粒子數(shù)，但目的是用來(lái)測(cè)量NO+O的反應(yīng)速率隨波長(zhǎng)的變化關(guān)系，其測(cè)量裝置包括NO+O的反應(yīng)發(fā)光池、光譜儀、濾光片、光電倍增管和記錄儀?；钊焦庠?Piston source)的具體結(jié)構(gòu)是由鎢絲燈、準(zhǔn)直透鏡、變跡器、濾光片和毛玻璃組成為一個(gè)整體?，F(xiàn)在還沒(méi)有一個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易操作，可實(shí)時(shí)測(cè)量和顯示發(fā)光粒子絕對(duì)濃度的裝置。
本實(shí)用新型的目的是提供一種能對(duì)所有的氣態(tài)(體)或液態(tài)(體)的發(fā)光粒子的絕對(duì)濃度進(jìn)行測(cè)量；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，隨時(shí)可進(jìn)行標(biāo)定，進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量的測(cè)量發(fā)光粒子絕對(duì)濃度裝置。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是由以下部件組成一光池，用兩個(gè)石英窗口A、B封閉，分別與壓力計(jì)、單重態(tài)氧發(fā)生器和真空設(shè)備相連，石英窗口B與準(zhǔn)直管一端連接；一活塞式均勻圓盤(pán)光源，置于光池中；一透鏡，安放于準(zhǔn)直管的另一端，與固定在探測(cè)器前方的過(guò)濾片立式相對(duì)放置；一斬波器，位于所述過(guò)濾片前方；一鎖相放大器，其輸入端分別接斬波器和探測(cè)器的輸出端，其輸出信號(hào)至計(jì)算機(jī)。
所述活塞式均勻圓盤(pán)光源由燈泡、透鏡和作為發(fā)光圓盤(pán)的毛玻璃組成，依次安裝于帶推桿的外殼里。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1.本實(shí)用新型對(duì)所有的氣態(tài)(體)或液態(tài)(體)的發(fā)光粒子的絕對(duì)濃度均可測(cè)量。本實(shí)用新型將濾光片移至探測(cè)器前，而活塞式均勻圓盤(pán)光源中不加濾光片，這樣對(duì)所有波長(zhǎng)的發(fā)光粒子均可以用一個(gè)活塞式光源(Piston Source)來(lái)標(biāo)定，采用毛玻璃為發(fā)光圓盤(pán)，使發(fā)射光均勻。
2.本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，隨時(shí)可進(jìn)行標(biāo)定，可進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。本實(shí)用新型采用探測(cè)器、斬波器和鎖相放大器，使得本裝置對(duì)微弱信號(hào)或存有噪聲的、環(huán)境惡劣的信號(hào)均可測(cè)量；采用透鏡收集圓柱體內(nèi)該立體角全部的光能，濾光片濾出帶通外的光，鎖相放大器去噪聲并放大；這就避免了使用單色儀來(lái)設(shè)計(jì)光學(xué)收集系統(tǒng)，直接用透鏡幾何的成象原理設(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)，簡(jiǎn)單方便，切實(shí)可行。


圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1中活塞式均勻圓盤(pán)光源結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中模擬體光源光強(qiáng)分布圖。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
如圖1、2所示，由以下部件組成一光池1，用兩個(gè)石英窗口A3、B3′封閉，分別與薄膜式真空壓力計(jì)2、單重態(tài)氧發(fā)生器和真空設(shè)備相連，石英窗口B3′與準(zhǔn)直管4一端連接；一活塞式均勻圓盤(pán)光源10，置于光池1中；一透鏡5，安放于準(zhǔn)直管4的另一端，與固定在探測(cè)器7前方的過(guò)濾片6立式相對(duì)放置；一斬波器8，位于所述過(guò)濾片6前方；一鎖相放大器9，其輸入端分別接斬波器8和探測(cè)器7的輸出端，其輸出信號(hào)至計(jì)算機(jī)。
所述活塞式均勻圓盤(pán)光源10由燈泡11、透鏡12和作為發(fā)光圓盤(pán)的毛玻璃13組成，依次安裝于帶推桿15的外殼14里。
為了對(duì)所有波長(zhǎng)的發(fā)光粒子均可以用一個(gè)活塞式光源來(lái)標(biāo)定，活塞式均勻圓盤(pán)光源10中不加濾光片，至于對(duì)哪個(gè)波長(zhǎng)的發(fā)光粒子做標(biāo)定，以該波長(zhǎng)為中心的帶通濾光片6加在探測(cè)器7的探頭前面即可。采用透鏡5、斬波器8、探測(cè)器7和鎖相放大器9代替原來(lái)簡(jiǎn)單的單色儀和倍增管，使得本裝置對(duì)微弱信號(hào)或存有噪聲的信號(hào)均可測(cè)量。
其工作過(guò)程如下從單重態(tài)氧發(fā)生器(SOG)分流出來(lái)的O2(1Δ)混合氣流，通過(guò)內(nèi)徑40mm的不銹鋼光池后，由真空泵以一定的速率抽走，其中的壓力由薄膜式真空壓力計(jì)2測(cè)量，光池1由兩個(gè)石英窗口A3、B3′封閉，O2(1Δ)的自發(fā)輻射透過(guò)窗口B3′，經(jīng)過(guò)內(nèi)徑42mm并涂黑的金屬準(zhǔn)直管4(長(zhǎng)520mm)與f＝58mm的最小象差透鏡5連接，經(jīng)40mm的光攔，成象在5×5mm的J16TE-2-HSA2 RO5 Ge探測(cè)器7上，制冷-20℃，由5109鎖相放大器9和計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到結(jié)果。
用體光源模擬法對(duì)射流式發(fā)生器出口處O2(1Δ)的絕對(duì)濃度進(jìn)行測(cè)量，測(cè)得O2(1Δ)的絕對(duì)分壓見(jiàn)表1。
表1 O2(1Δ)的分壓實(shí)驗(yàn)結(jié)果
其中SV一探測(cè)系統(tǒng)測(cè)得的O2(1Δ)輻射信號(hào)mvPΔ-O2(1Δ)的分壓(在273K)Torr
其工作原理為用活塞式均勻圓盤(pán)光源10做體光源模擬標(biāo)定。取毛玻璃13與窗口B3′接觸時(shí)為坐標(biāo)零點(diǎn)，小燈泡11由標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)壓電源供電，其供電電流必須與活塞式均勻圓盤(pán)光源10亮度標(biāo)定時(shí)一致。當(dāng)活塞式均勻圓盤(pán)光源10在光池1內(nèi)移動(dòng)時(shí)可得到信號(hào)強(qiáng)度隨位置坐標(biāo)的相關(guān)曲線(xiàn)--體光源模擬曲線(xiàn)，如圖3。這就是用圓盤(pán)式均勻光源的移動(dòng)，來(lái)模擬這個(gè)圓柱腔體中的O2(1Δ)自發(fā)輻射體光源?？梢哉J(rèn)為，活塞式均勻圓盤(pán)光源10在任何位置上都與具有相同位置上的體光源元相對(duì)應(yīng)，而且相對(duì)應(yīng)的立體角是相同的。圓柱體光源發(fā)出的光相當(dāng)于位于平均位置的圓盤(pán)光源，其亮度為原亮度的lcell倍所發(fā)出的光。
權(quán)利要求1.一種測(cè)量發(fā)光粒子絕對(duì)濃度裝置，其特征在于由以下部件組成一光池(1)，用兩個(gè)石英窗口A、B(3、3′)封閉，分別與壓力計(jì)(2)、單重態(tài)氧發(fā)生器和真空設(shè)備相連，石英窗口B(3′)與準(zhǔn)直管(4)一端連接；一活塞式均勻圓盤(pán)光源(10)，置于光池(1)中；一透鏡(5)，安放于準(zhǔn)直管(4)的另一端，與固定在探測(cè)器(7)前方的過(guò)濾片(6)立式相對(duì)放置；一斬波器(8)，位于所述過(guò)濾片(6)前方；一鎖相放大器(9)，其輸入端分別接斬波器(8)和探測(cè)器(7)的輸出端，其輸出信號(hào)至計(jì)算機(jī)。
2.按照權(quán)利要求1所述測(cè)量發(fā)光粒子絕對(duì)濃度裝置，其特征在于所述活塞式均勻圓盤(pán)光源(10)由燈泡(11)、透鏡(12)和作為發(fā)光圓盤(pán)的毛玻璃(13)組成，依次安裝于帶推桿(15)的外殼(14)里。
專(zhuān)利摘要一種測(cè)量發(fā)光粒子絕對(duì)濃度裝置。由以下部件組成:一光池,用兩個(gè)石英窗口A、B封閉,與壓力計(jì)相連,石英窗口B與準(zhǔn)直管一端連接;一活塞式均勻圓盤(pán)光源,置于光池中;一透鏡,安放于準(zhǔn)直管的另一端,與固定在探測(cè)器前方的過(guò)濾片立式相對(duì)放置;一斬波器,位于所述過(guò)濾片前方;一鎖相放大器,其輸入端分別接斬波器和探測(cè)器的輸出端,其輸出信號(hào)至計(jì)算機(jī)。它能測(cè)量所有的氣或液態(tài)(體)的發(fā)光粒子的絕對(duì)濃度,簡(jiǎn)單方便,可實(shí)時(shí)測(cè)量。
文檔編號(hào)G01N21/17GK2442262SQ00210220
公開(kāi)日2001年8月8日 申請(qǐng)日期2000年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月6日
發(fā)明者多麗萍, 崔鐵基, 李國(guó)富, 閔祥德, 王增強(qiáng), 李健 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所