[实用新型]非常规条件下太赫兹波检测气体用载气装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及光学光谱检测领域，尤其是涉及高压、低压条件下利用太赫兹脉冲检测气态、液态气体的载气装置。

背景技术

太赫兹(THz)波是指1012Hz的电磁波，太赫兹波光谱对应着分子的集体振动模式，太赫兹波的能量和黑体辐射很低(1THz＝4.2meV)，对检测物体不易发生电离，不会引起物体组分的光离化，是一种安全、无损的检测源。太赫兹时域光谱(THz-TDS)分析技术对探测物质结构存在的微小差异及对映异构体、同分异构体间的变化非常敏感，分子之间弱的相互作用(如氢键)及大分子的骨架振动(构型弯曲)、偶极子的旋转和振动跃迁以及晶体中晶格的低频振动吸收频率则对应于太赫兹波段，这些振动所反映的分子结构及相关环境信息都在太赫兹波段内有不同吸收位置及吸收强度的响应。同时，THz-TDS分析系统是同步相干探测，对热背景噪声不敏感，可以提供很高的信噪比(104)。

长期以来，人们为了认识和研究各种气体的化学性质及其含量。采取了不同的分析检测方法，例如气相色谱法、质谱法以及比色法。在大气痕量气体测量技术中。主要采用光谱学和化学方法。与点式化学测量技术相比，光谱学技术的优势在于不需要多点取样。能对不易接近的危险区域监测，可以同时测量多种气体成分，且探测灵敏度高，所以光谱学技术是当前大气痕量气体在线监测的发展方向和技术主流。目前，基于中红外光谱特性的成熟技术己经灵敏检测了很多气体，这些检测都是基于振动指纹光谱。但是，大分子气体在中红外频段呈现出非常复杂和密集的线形。单纯依靠中红外光谱分析来鉴别不同分子是非常困难的。许多极性气体经过THz波时，会有特征吸收，由于只剩下了纯转动光谱。所以线形简单很多。通过比较THz波通过气体样品前后的频谱。就可以得到气体的特征谱线。利用这些吸收特征谱线探测和鉴别气体是对已经建立的中红外光谱技术是一个很好的补充。这些转动吸收光谱代表了为数不多的转动能量参数。所以利用THz光谱来鉴别复杂气体分子要容易很多，同时能够极大扩充适用于光谱鉴别的气体数量。

大气污染物目前已知约有100多种，按其存在状态的不同主要有两大类。一类是粉尘、烟液滴、雾、降尘、飘尘、悬浮物等气溶胶状态污染物；一类是气体状态污染物，主要包括以二氧化硫为主的硫氧化合物，以二氧化氮为主的氮氧化合物，以二氧化碳为主的碳氧化合物以及碳、氢结合的碳氢化合物。大气中既含无机污染物，也含有机污染物。随着人类不断开发出新的物质，大气污染物的种类和数量也在不断变化。

综上所述，利用THz波研究气体不论是对气体物理、化学性质的基础研究还是对大气污染等应用研究都有重要的研究意义。对于强极性分子气体THz吸收过强，测量中需要对气体分子密度进行调控；对于非极性分子，测量中也可以采取液化方式对其分子与THz辐射的作用进行研究。对于以上两种研究方式，对光路中载气装置有耐高压、耐低温、可抽真空等要求。但是，目前主流THz检测设备很难实现上述非常规条件下的体系检测要求，同时，普遍空间狭小。由此构成的太赫兹时域光谱分析系统(THz-TDS系统)对常温常压无公害弱极性分子气体样品方便检测，但是，对于非常规条件下强极性分子气体及液态非极性分子气体的检测比较困难。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种非常规条件下利用THz波检测气体性质的透射式测量载气装置。不仅节约光程，还可以有效的解决上述测量中所面临的需要高压、低压、可抽真空等问题，并为气体的测量检测提供足够的空间。

本文所述太赫兹波简称为THz波，太赫兹时域光谱分析系统简称为THz-TDS系统。

为达到上述目的，本实用新型提供一种用于检测气体性质的透射式测量载气装置，其特征包括：

储气筒，用于储存气体样品，并使得检测波透射通过所述气体样品以供测量；

稳压器，与所述储气筒相连，用于充入待检测气体样品，或者连接真空泵；

真空表，与所述稳压器相连，用于检测所述稳压器内负压；

压力表，与所述储气筒相连，用于检测储气筒内压强。

由于稳压器的设置使得载气装置更易于抽真空，并且能够测量负压和正压两种不同情况的待检测气体，在非常规条件下可以很容易实现定压测量。为极性分子气体的负压检测及非极性分子气体的液化检测提供了技术支持，同时有利于有害气体的测量研究，测量的安全性显著提高。

利用本实用新型提供的透射式测量载气装置构建的THz-TDS系统能够方便的对待测气体的压力进行调控，可以进行强极性分子气体透射式THz光谱检测及液态非极性分子气体透射式THz光谱检测。

附图说明