[发明专利]一种宽带CARS 探测1Δ氧装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及光谱探测装置，具体是涉及一种宽带CARS探测¹Δ氧装置及其使用方法。

背景技术

氧碘激光器中的气体浓度及分布规律的测量，对于氧碘激光动力学过程研究和性能提高都非常重要。目前采用的探测手段主要是自发拉曼散射法，激光诱导荧光等，但自发拉曼散射法获得的拉曼谱线较弱，因此需要多次累加才能获得一个拉曼频移信号，而且由于外界杂散光的干扰，信噪比很差；激光诱导荧光法理论上可行，但激发态氧的荧光部分处在碘荧光的覆盖区间，因此难以获得准确的结果。目前激发态氧的浓度测量存在较大困难，也给氧碘激光器的动力学研究设置了障碍。

发明内容

针对¹Δ氧的探测难题，提出了一种采用相干反斯托克斯拉曼光谱技术，实现对¹Δ氧和基态氧同时探测，并根据两者的拉曼线强度比值来实现¹Δ氧的快速在线检测。结合附图，详细说明本发明采用的技术方案如下：

一种宽带CARS探测¹Δ氧装置，主要由一个脉冲激光器、宽带染料光器、分束镜、第一全反镜和第二全反镜、二相色镜、聚焦透镜、光腔、第一低通滤波片和波长分析仪组成；

所述光腔为中空腔体，光腔上的两相对侧分别开设透光孔，透光孔用高透镜密封；光腔壁面上设有进气口和出气口；高透镜为高透光率镜片。

所述脉冲激光器的出光口外侧由近及远依次放置分束镜和宽带染料光器，从脉冲激光器发出的光经分束镜后分为主光和侧光，主光和侧光所走过的路线分别称为主光路和侧光路；所述主光进入宽带染料光器入光口后，从宽带染料光器的出光口发出染料光，染料光走过的路线称为染料光路；所述二相色镜、聚焦透镜、光腔、第一低通滤波片和波长分析仪距离宽带染料光器由近及远依次设置在染料光路上；染料光透过二相色镜、聚焦透镜、光腔上的两个透光孔上的高透镜、第一低通滤波片后进入到波长分析仪的入光口；

所述侧光路上设置有第一全反镜和第二全反镜，第一全反镜和第二全反镜放置在宽带染料光器的旁边，并置于主光路和染料光路外；侧光经第一全反镜和第二全反镜反射后，照射到二相色镜靠近聚焦透镜一侧上，经二相色镜反射后，与染料光重合；

所述聚焦透镜的靠近光腔一侧的焦点落于光腔内部，所述聚焦透镜的两个焦点的连线与染料光路重合。

优选的，所述宽带CARS探测¹Δ氧装置中，所述第一低通滤波片和波长分析仪之间设置第二低通滤波片，第二低通滤波片与染料光路垂直。

优选的，所述宽带CARS探测¹Δ氧装置中，所述波长分析仪为光谱仪、单色仪、干涉仪中的一种。

优选的，所述宽带CARS探测¹Δ氧装置中，所述光腔通过进气口和出气口连接在含有¹Δ氧的气体通道上，光腔的进气口与含¹Δ氧气体通道的上游相连通，光腔的出气口与含¹Δ氧通道的下游相连通。

一种静态宽带CARS探测¹Δ氧装置的使用方法，包括：

1、通过光腔进气口向光腔内充入含有¹Δ氧待测气体；

2、设定宽带染料光器，使宽带染料光器的泵浦光和出射光的单光子能量差介于1450-1650cm^-1之间；

3、设定脉冲激光器，使脉冲激光器发出介于300nm-550nm波长的光；

4、打开脉冲激光器；

5、通过波长分析仪读出测试值。

一种动态宽带CARS探测¹Δ氧装置的使用方法，包括：

1、设定宽带染料光器，使宽带染料光器的泵浦光和出射光的单光子能量差介于1450-1650cm^-1之间；

2、设定脉冲激光器，使脉冲激光器发出介于300nm-550nm波长的光；

3、打开脉冲激光器；

4、通过波长分析仪读出测试值。

本发明优点为：

本发明采用的是相干反斯托克斯拉曼光谱技术，可以实现对一种或一类具有相似拉曼活性的气体快速在线检测，提高检测效率。

该装置采用宽带染料光器，可同时得到基态氧和delta氧的CARS光谱信号，因此可根据两者的反斯托克斯光信号强度比，确定delta氧的含量。采用宽带染料光器还可以实现对一种或一类具有相似拉曼活性的气体快速在线检测，提高检测效率。

附图说明