[发明专利]一种利用滴定技术测量氧原子浓度的方法

说明书

技术领域

本发明属于氧原子的检测领域，具体涉及一种测量氧原子浓度的 方法，适用于电激励氧碘激光器。

背景技术

第一个运转在电子态之间的化学激光器是氧碘化学激光器，其基 本原理为：

亚稳态粒子O₂(¹Δ)的产生：

Cl₂+2KOH+H₂O₂→O₂(¹Δ)+2KCl+2H₂O

碘分子的解离(大约消耗4-6个单重态氧分子)：

I₂+nO₂(¹Δ)→2I+nO₂(³Σ)n＝4-6

亚稳态粒子O₂(¹Δ)与碘原子近共振传能：

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

在传统的化学氧碘激光器中，产生亚稳态储能粒子O₂(¹Δ)时使用 的是有毒易爆的Cl₂、H₂O₂等化学物质，这制约了它的应用范围。另 外注意到，在传统的化学氧碘激光器中，解离一个碘分子大约需要消 耗4-6个O₂(¹Δ)分子，这降低了储能粒子O₂(¹Δ)能量利用效率。

电激励氧碘激光器采用氧气放电来产生单重态氧，它在继承了传 统化学氧碘激光器优点的同时，还具有原料安全无毒，全气相操作， 适应能力更强等优势。这种通过放电方法产生单重态氧的装置称为放 电单重态氧发生器(DischargeSingletOxygenGenerator)，缩写为 DSOG。

电激励氧碘激光器与传统化学氧碘激光器不同的一个显著特点 是，氧气放电产生单重态氧的产物中也同时含有氧原子O。

从好的一方面来讲，氧原子本身就可以通过化学反应快速地离解 碘分子I₂，从而避免了传统化学氧碘激光器中离解碘分子I₂时所必需 的单重态氧消耗：

O+I₂→OI+I

O+OI→O₂+I

从坏的一方面来讲，氧原子又会猝灭单重态氧，降低DSOG的 性能。研究发现，氧原子对单重态氧的猝灭作用主要是通过三体碰撞 猝灭过程进行的，

O₂(a¹Δ)+O+M→O₂+O+Mk＝1x10^-32cm⁶/s

其中M是第三体碰撞伴侣(一般是O₂)。

因此在高气压条件下氧原子的浓度[O]对单重态氧产率Y_O2(1Δ)的 影响很大，是电激励氧碘激光器在功率规模放大过程中必须要解决的 重要问题。

因此，必须控制氧原子的浓度[O]在合适的水平，既能够充分解 离碘分子I₂，又不会降低单重态氧产率Y_O2(1Δ)，这就必须在放电过程 中能够精确地测量和控制氧原子的浓度[O]。

目前测量氧气放电等离子体中的氧原子浓度[O]主要有两种方 法。

一种氧原子浓度[O]测量方法是光化线强度法(Actinometry)。将氧 原子和氩原子同时置于放电场中，则氧原子O和氩原子Ar的发光强 度之比满足如下关系：