[发明专利]一种碘流量测量装置及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于吸收光谱法测量碘流量的技术。通过这种测量方法，使窗口污染导致测量不准确甚至无法进行的问题得以解决。普遍采用的单波长吸收光谱很难将碘流量测量准确，因为碘蒸汽会凝结在测试窗口上，同时碘在容器和管道中形成的一些杂质也会污染窗口，这部分污染是无法用加热的方法去除掉的。该碘流量测量技术抗窗口污染能力强，工程可靠性好，为氧碘化学激光器关键参数测量提供了可靠的保障，从而可以推动高能氧碘化学激光器的发展。

背景技术

超音速氧碘化学激光器主要是由单重态氧发生器，分离器和除水冷阱，碘发生器，超音速混合喷管，光腔及真空系统等几部分组成。基本原理——亚稳态粒子0₂(¹Δ)与碘原子近共振传能：

激射出光：　　I(²P_1/2)+hv→I(²P_3/2)+2hv(λ＝1.315μm)

其中0₂(¹Δ)是在单重态氧发生器中反应产生的，即：

Cl₂+2KOH+H₂O₂→2KCl+2H₂O+O₂(¹Δ)

但作为激射介质碘原子是如何来的呢？它是由碘分子发生器蒸发出的I₂与0₂(¹Δ)碰撞解离而产生的。总的来讲：

O₂(¹∑)+I₂(X)→2I(²P_3/2)+O₂(³∑)

O₂(¹Δ)+I₂(X)→I₂^*(X)+O₂(³∑)

O₂(¹Δ)+I₂^*(X)→2I(²P_3/2)+O₂(³∑)

I(²P_1/2)+I₂(X)→I(²P_3/2)+I₂^*(X)

I(²P_1/2)+I₂^*(X)→3I(²P_3/2)

氧碘化学激光器中各种原料之间的配比比例是非常关键的，比例不合适会导致激光输出功率下降甚至不出光。碘蒸汽作为激光器的重要原料，准确计量并实时监测它的流量是尤为重要的。目前采用的是文氏管计量，测量的准确度依赖于喷管的加工精度，而且在流速条件没有满足的条件下是无法得到有效数据的。单一波长的吸收光谱法由于受到测试窗口污染的限制而无法进行。基于上述的问题，本发明提出采用双波长吸收光谱法对碘流量进行实时监控和测量。

发明内容

本发明的目的是提供一种实时在线的碘流量测量技术，即一种碘流量测量装置及其应用，通过本发明可实现对氧碘化学激光器的重要参数碘流量进行在线测量，从而达到优化激光器性能的目的。

为实现本发明的目的，具体的技术方案是：

一种碘流量测量装置，在所需测定碘流量的测试吸收池的一侧设置有光源，在光源的发射光路上、于测试吸收池左右两侧分别设置有对称的石英玻璃测试窗口，在测试窗口和光源之间设置有聚焦透镜，在测试吸收池的另一侧测试窗口外侧设置有分束片；

光源的发射光经过测试吸收池后被分束片分成两部分光，透过分束片即为测试光，反射的即参考光；在分束片外侧的测试光路和参考光路上分别依次设置有聚焦透镜和带通干涉滤光片及硅探头；硅探头通过导线与计算机上的数据采集板连接，由计算机进行数据采集和处理。

在测试吸收池的外侧壁面上包裹有加热元件；在测试吸收池的外壁上设置有压力传感器和温度传感器；所述光源的光谱发射范围为300-700纳米。

上述碘流量测量装置可用于氧碘化学激光器中进行碘流量的测量和关键实验参数的日常诊断上。

本发明的有益效果是：