[发明专利]一种傅里叶变换红外光谱仪波数漂移的校正方法有效

专利信息
申请号: 201510460409.6 申请日: 2015-07-28
公开(公告)号: CN104990886B 公开(公告)日: 2017-07-11
发明(设计)人: 李相贤;冯明春;高乾坤;高闽光;张玉均;童晶晶;李胜;徐亮;刘文清 申请(专利权)人: 中国科学院合肥物质科学研究院
主分类号: G01N21/3504 分类号: G01N21/3504
代理公司: 广州市天河庐阳专利事务所(普通合伙)44244 代理人: 胡济元
地址: 230031 安徽*** 国省代码: 安徽;34
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摘要:
搜索关键词: 一种 傅里叶变换 红外 光谱仪 漂移 校正 方法
【说明书】:

原申请的申请日为2014.11.10,申请号为201410628989.0,发明名称为一种傅里叶变换红外光谱仪波数漂移的校正方法。

技术领域

本发明涉及红外光光谱测定法,具体涉及傅里叶变换红外光谱仪波数漂移的校正。

背景技术

傅里叶变换红外光谱技术广泛应用在军事、环保、农业、医疗等领域,具有高精度、多通道、宽光谱范围等优点,是近红外和中红外波段中最有效的测量与分析工具。然而由于仪器线型函数和相位误差等因素,导致实际测量光谱与标准吸收光谱之间存在波数漂移现象,影响傅里叶变换红外光谱定量分析,因此要获取准确有效的待测组分浓度信息,必须对傅里叶变换红外光谱仪的波数漂移进行校正。

现有校准傅里叶变换红外光谱仪的方法是黑体辐射标定,但是该方法只能校正仪器的亮度,显然不能满足研究人员研究红外光透过待测气体的吸光度值所对应波数的实际需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种傅里叶变换红外光谱仪波数漂移的校正方法,该方法校正的傅里叶变换红外光谱仪完全满足波数偏移小于10%的实际要求。

本发明解决上述问题的技术方案如下所述:

一种傅里叶变换红外光谱仪波数漂移的校正方法,该方法包括以下步骤:

(1)在气体池中注入体积浓度为c的CO与平衡气的混合气体,并使得气体池中CO的透过率τ=e-σcL满足下式(Ⅰ):

30%≤e-σcL≤50%(Ⅰ)

上式(Ⅰ)中,L为气体池的有效吸收光程,c为气体池中CO气体的浓度,σ为CO气体的吸收系数,且,

上式(Ⅱ)中,S(T)为CO气体分子在温度T时的吸收线强,T为气体池中混合气体的温度,且

fL(v)为洛伦兹展宽线型,fG(v)高斯展宽线型,v为所述红外光束的波数,且

上式(Ⅲ)中,c2为第二幅射常数,η为低能态能级,η’为高能态能级,νηη'为吸收线频率,Eη为吸收线低能态能量,T为绝对温度,Q(T)为总配分函数,Tref=296K,Q(Tref)为296K时的配分函数;上式(Ⅳ)中,v为红外光束的波数,v0为谱线中心位置的波数,αL为洛伦兹线型峰值半高半宽(HWHM),且该式中γair为空气展宽,γself为自展宽,可由HITRAN数据库中得到;上式(Ⅴ)中,v和v0与(Ⅳ)式相同,αG为高斯线型峰值半高半宽(HWHM),该式中k为玻尔兹曼常数,m为CO的分子质量,V为光速;

(2)按下式(Ⅲ)在待校正的傅里叶变换红外光谱仪的标称波数范围内,计算每一波数下对应的吸光度值,得到波数及其对应吸光度值的数据集,然后,从中寻找出最大吸光度值及其对应的波数,

A=σcL (Ⅲ)

式(Ⅲ)中,σ、c和L的定义与步骤(1)相同;

(3)使得碳化硅红外光源经准直后的红外光束透过注有混合气体的气体池进入待校正的傅里叶变换红外光谱仪,得到CO吸收特征的透过率光谱,并在该透过率光谱中找到透过率谱的最小值对应的波数;

(4)用步骤(3)所找到的透过率谱的最小值对应的波数减去步骤(2)所寻找出的最大吸光度值对应的波数,得二者的差值Δv,然后进行下述操作即可:

当Δν>0时,将待校正的傅里叶变换红外光谱仪的采样间隔减小|Δν|·(νmaxmin)/m;

当Δν<0时,将待校正的傅里叶变换红外光谱仪的采样间隔增大|Δν|·(νmaxmin)/m;

上述公式|Δν|·(νmaxmin)/m中,vmax和vmin分别为待校正的傅里叶变换红外光谱仪标称波数范围的最大值和最小值,m为待校正的傅里叶变换红外光谱仪标称的采样点数。

上述方案中,所述的平衡气是高纯氮气(N2)或二氧化碳气体(CO2)。

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