[发明专利]基于光声受激拉曼效应的同核双原子气体检测方法及系统

权利要求书

1.一种基于光声受激拉曼效应的同核双原子气体检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：通过调制激光器的注入电流，利用方波模拟信号周期性调制拉曼泵浦光和拉曼激发光，将两束激光同轴耦合进入包含待测气体的光声池中；所述方波模拟信号的频率为10Hz；所述拉曼泵浦光和拉曼激发光都为脉冲光，拉曼泵浦光为532nm，拉曼激发光在3nm的波长范围内调谐，所述拉曼激发光由拉曼激发光光源模块发出，该模块由可调谐染料激光器阵列或者拉曼位移器构成；

步骤2：调节拉曼激发光波长，使拉曼激发光和拉曼泵浦光两者的激光波长能量差等于待测气体的跃迁能量差；

步骤3：待测气体分子因受激拉曼过程能量升高变为振动激发态，而分子碰撞将使振动激励随后转换为气室内气体分子加热进而将产生压力波；

步骤4：用麦克风或者光学干涉仪解调步骤3所得压力波信息并传至信号放大器和示波器，分析得到待测气体浓度。

2.根据权利要求1所述基于光声受激拉曼效应的同核双原子气体检测方法，其特征在于：

所述拉曼位移器包括532nm激光器，激光器激发含对应的待测标准气体。

3.一种利用权利要求1或2所述同核双原子气体检测方法的一种基于光声受激拉曼效应的同核双原子气体检测系统，其特征在于，

所述同核双原子气体检测系统包括激光源单元、光声池、耦合单元和信号检测单元。

4.根据权利要求3要求所述的一种基于光声受激拉曼效应的同核双原子气体检测系统，其特征在于：

所述检测系统的激光源单元包括种子Nd：YAG激光器、拉曼激发光光源模块、第一转向镜、第二转向镜、第三转向镜、第四转向镜和二向色镜，

种子Nd：YAG激光器输出的激光依次通过第一转向镜、第三转向镜、第四转向镜导向二向色镜，拉曼激发光光源模块输出的激光通过转向镜导向二向色镜，通过二向色镜后，两个激光器发出的激光沿着同一路径上传播；

所述检测系统的光声池及耦合单元包括第一聚焦透镜、定制玻璃管、第一布鲁斯特角玻璃窗、第二布鲁斯特角玻璃窗和第二聚焦透镜，经过二向色镜后的激光经由第一聚焦透镜聚焦耦合到光声池中，光声池由圆柱体的玻璃管和两端的第一布鲁斯特角玻璃窗以及第二布鲁斯特角玻璃窗构成，其中第一聚焦透镜的焦距为100-110mm，定制玻璃管为双层真空玻璃，内径为20-22mm，长度为120-140mm，第一布鲁斯特角玻璃窗和第二布鲁斯特角玻璃窗外径为19.5-21.5mm，通过法兰盘安装在定制玻璃管两端。

5.根据权利要求3要求所述的一种基于光声受激拉曼效应的同核双原子气体检测系统，其特征在于：

所述检测系统的信号检测单元包括驻极体麦克风、信号放大器和数字示波器，驻极体麦克风被放置在光声池内部，麦克风信号被放大器放大后连接到数字示波器上，驻极体麦克风安装在离两束激光的焦点5mm以内的地方，数字示波器上平均显示64条迹线。

6.根据权利要求3要求所述的一种基于光声受激拉曼效应的同核双原子气体检测系统，其特征在于：

所述检测系统还包括激光监测单元，激光监测单元包括标准具玻璃窗口、第三聚焦透镜和第一光电探测器，

激光源单元发出的激光在经过光声池后，有十分之一的激光被标准具玻璃窗口反射，这部分反射的激光在通过第三聚焦透镜聚焦后进入光电探测器。

7.根据权利要求6要求所述的一种基于光声受激拉曼效应的同核双原子气体检测系统，其特征在于：

标准具玻璃窗口的分光比为10:1，第三聚焦透镜的焦距为50mm。