[发明专利]紧耦合的分析器

说明书

一种激光检测系统包括样品室，其被配置成接收和容纳一定体积的样品气体；位于至少一个激光器壳体内的一个或多个激光器，其中每个激光器被配置成产生用于激励所述样品气体中的一个或多种不同材料的各自激光束，并且所述一个或多个激光器位于所述样品室外部；用于检测从所述样品室输出的光的检测器装置；所述样品室的第一光学界面，其具有至少一个窗，所述至少一个窗对于来自一个或多个激光器的激光束至少部分地透明，其中所述至少一个激光器壳体定位成相对于所述第一光学界面的至少一个窗成紧耦合布置，使得在使用中，所述激光束基本上不被所述激光器壳体和所述至少一个窗之间的通路改变。

技术领域

本发明涉及一种激光检测系统，用于检测特定气体的存在或含量，例如一种基于激光吸收的光谱进行气体分析的系统。

背景技术

测量气体纯度对于气体制造商来说是必需的。纯度测量允许要被出售的气体达到一定的品质。如果制造的任何气体达不到制造商设定的品质要求，那么这些气体可能被废弃，例如点燃。因此，为了避免废弃，纯度测量是可靠的，这是很重要的。

连续排放物监测设备需求大增，用以监测不同工业地点的工业污染排放，例如发电站、加工业工厂和商业水运设备。对提高效率、健康和安全考虑及立法需要等要求也增加了。立法需要常常包括了对一系列多种发射的化合物进行测量，例如：二氧化硫、氧化氮、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、水和氧气。

已知的气体分析系统对单一化合物或少数化合物敏感。为了使用已知的系统涵盖多种化合物，必需安装几种不同的连续排放物监测设备，这可能是低效的、复杂的并且占用显著数量的空间。

已知的气体分析系统还包括一个或多个光学元件，例如一个或多个赫里奥特元件，用于容纳待分析的气体样品，并且激光束穿过赫里奥特元件以便与气体样品相互作用。光学元件和其它光学部件的布置影响了气体分析系统的几何形状和尺寸，并且为了使系统紧凑，例如能够使所述系统容纳在紧凑的、可运输的壳体中，重要的是提供所述光学元件和其它光学部件的适当布置。

已知的气体分析系统可能存在因大气产生潜在的交叉干扰的风险。当正在测量的典型杂质包括空气中的化合物时，特别是试图测量这些杂质的含量低于大气中发现的水平时，这就成了一个问题。大气中能够发现的杂质包括但不限于甲烷、水和二氧化碳。使用干氮气的净化系统可以用于改变围绕气体检测器的体积中的大气。备选地，化学清洗也能够用于解决这个问题，例如二氧化碳和/或氧气洗涤器。这两种方案难以设计和难以依靠使用例如干氮气或仪表气源。

还存在其它方法。这些方法都包括使用考虑了交叉干扰效应的分析软件。然而，背景可能是多变的，因而限制这种方法。另外，如果来自激光器的光经受了显著的干扰，它可能在到达光学元件前降级，产生减弱的且不可靠的测量。

发明内容

根据本发明，提供一种激光检测系统，所述激光检测系统包括：样品室，所述样品室被配置成接收和容纳一定体积的样品气体；位于至少一个激光器壳体内的一个或多个激光器，其中每个激光器被配置成产生用于激励所述样品气体中的一个或多种不同材料的各自激光束并且所述一个或多个激光器位于所述样品室外侧；用于检测从所述样品室输出的光的检测器；通到所述样品室的第一光学界面，其具有至少一个窗，所述至少一个窗对于来自一个或多个激光器的激光束至少部分地透明，其中所述至少一个激光器壳体定位成相对于所述第一光学界面的至少一个窗成紧耦合布置，使得在使用中，所述激光束基本上不被所述激光器壳体和所述至少一个窗之间的通路改变。

所述样品室可包括光学元件。所述光学元件可被配置成执行样品气体的接收和容纳。所述材料可包括任何合适的化合物，例如任何合适的气体化合物。

所述紧耦合布置可以是使得在工作中，所述激光束基本上不被存在于激光器壳体和至少一个窗之间的气体吸收。例如，所述激光束的强度可以被所述激光器壳体和至少一个窗之间的通路减小小于1％，可选地小于0.1％。所述激光器壳体和至少一个窗之间的间隔可以每个激光束在所述壳体内的路径长度的小于1％，可选地小于0.1％。