[发明专利]控制离解反应中产物和副产物的再化合或逆反应的方法

说明书

本发明提供了一种在反应腔室中控制流体样本的反应物分子的离解反应中形成的产物分子的逆反应或再化合反应的方法。该方法包括：通过一个或多个入口将流体样本引入反应腔室；在反应腔室中引发流体样本的反应物分子的离解反应以形成产物分子；在反应室中产生流体样品的图案化流动，以减少/最小化流体样品中反应物分子和/或产物分子的无序和/或湍流混合；以及通过一个或多个出口将包含产物分子的流体样品从反应室中输送出。

技术领域

本发明总体上涉及用于间接测量和/或转换流体样本中一定量的目标分子的方法，并且更具体地涉及用于减少从目标分子的离解反应获得的产物和/或副产物分子的逆反应或再化合(recombination)反应的方法。

背景技术

光离解、光解或光分解是一种化学反应，在该化学反应中，化学化合物被光子分解。其定义为，一个或多个光子与一个目标分子的相互作用。光离解不限于可见光。具有足够能量的任何光子都可以影响化学化合物的化学键。因为光子的能量与它的波长成反比，所以这种反应中通常涉及具有可见光的能量或更高能量的电磁波，比如紫外光、X射线和伽马射线。

由燃烧源发出的若干有毒气体中有两种氮氧化物的反应形式，即二氧化氮(NO₂)和一氧化氮(NO)(一起称为NO_x)。NO₂是一种分类的标准污染物，已知它是对流层中产生有害二次污染物臭氧(O₃)的主要前体。

NOx的准确测量对于获取对抗污染物的不利影响的知识以及满足政府法规或帮助政策决定至关重要。已经开发出各种测量环境空气中NO₂浓度的方法。

通常，在低于420nm的紫外(UV)波长下，NO₂在以下一级过程中光离解：

NO₂+hv→NO+O (1)

其中，通过j(单位，s^-1)给出了光解速率常数，该光解速率常数是光子通量(光子·cm^-2·s^-1)、弱温度依赖的NO₂吸收横截面(cm²·分子^-1)和光离解量子产率(分子·光子^-1)的波长积分结果(DeMore，W.B.等人，用于同温层模型的化学动力学与光化学数据，NASA喷气推进实验室，帕萨迪纳市，加利福尼亚，1997)。

在空气中，反应(1)中形成的O原子迅速与氧气分子(O₂)反应以形成O₃，

O+O₂→O₃ (2)

接着，O₃可以与NO反应以再形成NO₂，

NO+O₃→NO₂^★+O₂ (3)

其中，NO₂^★为电子激发过的NO₂。以被称为化学发光的原理，NO₂^★通过放出能量而弛豫(relax)，如公式(4)所示。

NO₂^★→NO₂+hv. (4)

NO₂高效地转化为NO有助于最大化该差异并提高对于NO₂的仪器灵敏度。从反应(4)中放出的光被用来量化所得到的产物NO。