[发明专利]红外分光计

说明书

技术领域

本发明涉及红外(IR)分光计，尤其涉及一种可调谐IR激光分光计。

本发明还涉及同位素比确定方法以及为适合于同位素比确定的样本选择一对同位素光谱线的方法。

背景技术

稳定的同位素浓度和通量测量在许多科学领域已经成为至关重要的支柱技术。迄今为止，质谱确定法(MS：mass spectrometry)已成为进行同位素分析的首选技术。针对任何需要实时、高频率数据和/或现场测量的应用而言，MS存在如下缺点：样本采集和准备冗长，实时分析困难。此外，MS不能很好地显著地解决小质量差异。MS的使用被限制于专用的实验室，因此难于现场应用。克服这些缺点并寻找在学术界和工业界高精度(～0.1‰)同位素比确定的替代测量仪器的需求在不断增长。应用包括大气研究、地质学、生态学、医学研究、行星探索、燃烧学、基础分析化学以及食品工业质量检测。

因此，需要一种克服了以上缺点的提供高精度同位素浓度和同位素比测量的方法和装置。

发明内容

本发明总体上提供了一种通过吸收光谱法，使不同频率的第一和第二激光束穿过样本来检测样本的同位素比的方法和步骤。在具体的实施例中，该方法和步骤可以应用于确定¹²CO₂:¹³CO₂或类似物。

通常要使用两个IR吸收室，第一IR吸收室包含已知同位素比的参考气体，第二IR吸收室包含未知同位素比的样本。

有利的是，可以使用交错器(interlacer)、转换开关或反射斩光器，使得当激光频率被扫描时，样本室的吸收和参考室的吸收被交替地检测。这确保了该装置被连续地校准并且在使用相敏检测时可以丢弃基线噪声。

优选的是，交替检测样本室和参考室的速率快于几百Hz，更优选的是大于1KHz。这改善了系统的信噪比。可以与该交替检测频率同步地扫描激光的波长。例如，可以在各个检测周期之间扫描激光波长的满幅(或样本和参考的特定吸收带之间的波长范围)。可以使用相敏检测来维持该同步。

本发明的另一方面提供了一种为适于同位素比确定的样本选择一对同位素光谱线的方法，该方法包括以下步骤：(a)选择一对强度相似的同位素光谱线，从而选择一对适当的同位素光谱线。

优选的是，该方法还包括以下步骤：(b)比较所述一对同位素光谱线的热特性，并且在热特性明显不同的情况下丢弃所述对。

有利地是，如果线强度或波长随着温度明显地改变，则将热特性确定为明显不同。

优选的是，同位素光谱线隔开很远。

优选的是，样本是从由¹²CO₂/¹³CO₂、C¹⁶O₂/¹⁶OC¹⁸O、H₂¹⁶O/H₂¹⁸O、¹²CH₄/¹³CH₄、¹²CH₄/¹²CDH₃、¹⁴N₂O/¹⁴N¹⁵NO和H₂O/HDO组成的组中选出的。

本发明的另一方面提供了一种检测样本的同位素比的方法，该方法包括以下步骤：(a)使不同频率的第一激光束和第二激光束穿过样本；以及(b)检测样本的光学吸收，从而测量第一吸收线和第二吸收线。

本发明的另一方面提供了一种通过测量以下吸收线对中的至少一对的相对强度来检测样本的同位素比的方法：3601.4210cm^-1/2294.4811cm^-1、3599.7027cm^-1/2295.8456cm^-1以及3597.9626cm^-1/2297.1862cm^-1。

所附权利要求书中描述了本发明的进一步细节。

附图说明

本发明可以按多种方式来实践，下面将仅通过示例的方式参照附图来描述多个实施方式，附图中：

图1示出了根据本发明第一实施方式的仅以示例方式给出的IR激光分光计的示意图；