[实用新型]气体样本室

说明书

技术领域

本实用新型涉及气体化学成份分析和检测领域，特别涉及一种激光拉曼光谱气体分析仪中的气体样本室。

背景技术

1928年C.V.拉曼实验发现，光穿过透明介质被分子散射的光发生频率变化，这一现象称为拉曼散射。在透明介质的散射光谱中，频率与入射光频率υ₀相同的成分称为瑞利散射；频率对称分布在υ₀两侧的谱线或谱带即为拉曼光谱，其中频率较小的成分υ₀－Δυ又称为斯托克斯线，频率较大的成分υ₀+Δυ又称为反斯托克斯线。由于拉曼谱线的数目，位移的大小，谱线的长度直接与试样分子振动或转动能级有关，拉曼光谱可以准确地辨别被照射物质的化学成分。随着1960年后激光器的问世，提供了优质高强度单色光，使得拉曼光谱在物质化学成份分析领域的应用逐渐成熟起来。

激光拉曼光谱气体成份分析是近年来发展起来的一种技术。该技术具有检测速度快、采样少、能同时分析多种成份、体积小、维护简单和使用时间长等特点，非常适合在线分析测量工业过程气体成分含量。激光拉曼光谱气体分析技术可应用于石油工程气 测录井、天然气组份检测及热值分析、热处理气氛控制、电厂燃煤控制、钢铁厂的炼铁、炼钢、焦化过程的煤气在线分析、炼油过程气体监测、发酵过程气体检测控制、煤化工、化肥生产、甲醇和乙醇生产、精细化等领域。

激光拉曼光谱分析技术在气体分析领域仍面临着一些挑战，其中最主要的就是拉曼散射光信号非常微弱，普通激光拉曼光谱探测气体的灵敏度根本达不到探测要求，这就需要通过各种方法来提高拉曼散射光强度。专利US4648714中，Robert E.Benner将气体样品盒放置在激光器谐振腔内，利用激光谐振腔内较强的激光场强从而实现了对气体的分析；专利EP0557655B1公开了一种采用空心反射管提高散射光(如拉曼)收集效率的方法，该空心反射管外壁镀有高反射率膜层，在管内平行传播的激光束同管内气体作用产生拉曼散射光，拉曼散射光经过多次反射后从空心反射管两端或中心开孔射出；专利US5521703公开了一种采用半导体激光器(或称作激光二极管)激发空心反射管内部气体拉曼信号的方法，该空心反射管内壁镀反射膜层，半导体激光器所发射的激光束不需要在管内平行传输；专利US5432610公开了一种半导体激光器泵浦谐振腔增强化学气体分析的方法，谐振腔反射光信号反馈到半导体激光器，半导体激光器的纵模同谐振腔纵模锁定，谐振腔内形成较强的激光场强。在文献(Analyst,2012,137,4669)中，Robert Salter公开了一种谐振腔增强拉曼光谱气相分析的办法，该方法同样采用激光二极管，同 专利US5432610不同之处在于该文献采用谐振腔透射光反馈到激光二极管，激光二极管的纵模同谐振腔纵模锁定，谐振腔内形成较强的激光场强。综述以上技术发明，可以归纳为两种增强拉曼散射信号的方法,即增强激发光光功率和提高散射光收集效率。

目前，这几种增强气体拉曼散射信号的技术发明能够达到的最优检测灵敏度为1ppm,还达不到ppb量级的应用要求，如挥发性有机化合物(volatile organic compounds，VOC)检测。因此寻求更高拉曼信号增强办法，仍是业界的重点研究方向。

发明内容

本实用新型公开了一种激光拉曼光谱气体分析仪中的气体样本室，其技术方案是：

一种气体样本室，包括光学谐振腔和一空心反射管，光学谐振腔由光学谐振腔反射镜构成；空心反射管为一根容纳待分析气体且光学谐振腔内激光束从一端进入另一端射出的空心管子，放置在光学谐振腔其中两个光学谐振腔反射镜之间，光学谐振腔内激光束在空心反射管内壁内部传播，同管内待分析气体分子作用产生散射光；散射光在空心反射管内部经过管壁多次反射，从空心反射管两端射出。

优选的是，光学谐振腔由两个光学谐振腔反射镜构成。

优选的是，气体样本室还包括用于调整光学谐振腔反射镜之间距离的压电陶瓷。

优选的是，空心反射管内壁镀有金属反射膜层或对拉曼散射 光反射的光学介质膜层。

优选的是，空心反射管材料本身对拉曼散射光透明，空心反射管外壁镀有金属反射膜层或对拉曼散射光反射的光学介质膜层。

优选的是，空心反射管材料本身对拉曼散射光反射。

优选的是，空心反射管一端与相邻光学谐振腔反射镜之间设有一能将空心反射管出射的散射光反射的斜面反射镜，其上开有一激光束能穿过的孔。