[发明专利]提高激光吸收光谱测量灵敏度的装置及方法

说明书

本发明公开了一种提高激光吸收光谱测量灵敏度的装置及方法，装置包括激光器以及依次设置于激光器光路上的波片和玻璃光腔，所述玻璃光腔两端设置楔形窗，两个坩埚分别连接于玻璃光腔两端外壁，且与玻璃光腔连通；玻璃光腔两端外部均设置励磁线圈；方法包括（ⅰ）蒸发；（ⅱ）激光激发；（ⅲ）调节励磁线圈使目标原子向中间富集。本发明利用光致漂移（LID）效应将待测目标原子局域富集，从而通过提高待测物质浓度的方法提高光谱吸收光谱灵敏度，是一种新的低浓度物质的检测方法；利用装置可实现目标原子在装置中间处富集，提升效果可达2~3个数量级，从而可实现对样品中含量极低物质的光谱检测，提高光谱测量灵敏度。

技术领域

本发明属于光谱检测领域，具体涉及一种提高激光吸收光谱测量灵敏度的装置及方法。

背景技术

吸收光谱法具有高灵敏度，微秒量级的响应时间，无毒并且来自除被研究物质以外的分子物质干扰有限的优点，因此，吸收光谱法广泛应用于检测或者识别各种分子物质。吸收光谱法提供一种检测重要微量物质的通用方法。目前，对极低浓度的样品进行吸收光谱测量时，一般需要采用多次经过吸收池增加光程的方法。然而，由于光程的增加，影响了激光吸收光谱测量的灵敏度。

塞曼效应是指原子在外磁场中发光谱线发生分裂且偏振的现象称为塞曼效应。塞曼效应一般使得原子光谱分裂为3条（磁量子数差异），且3条光谱的偏振特性也不同。

光致漂移现象是存在于光场中的一种气体动力学效应，其原理是：基于多普勒效应，利用激光对某种气体粒子进行“速度选择性激发”，使得在激光传播方向上具有特定速度分量的该种气体粒子有一部分布居到激发态上，而具有其他速度分量的粒子保持基态不变。该种气体粒子处于缓冲气体的环境中，由于两种能态上的粒子与缓冲气体的碰撞输运特性有差异，使得气体粒子在选择的速度方向上产生宏观的定向移动。光致漂移（LID）效应通过选择合适的激发波长将目标原子沿光束方向推/拉向一方，这方面已经有比较成熟的理论和实验研究。

如果将塞曼效应结合光致漂移（LID）效应应用于极低浓度的样品吸收光谱测量，将为低浓度物质的检测提供一种全新的方法。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中存在的缺点而提出的，其目的是提供一种提高激光吸收光谱测量灵敏度的装置及方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种提高激光吸收光谱测量灵敏度的装置，包括激光器以及依次设置于激光器光路上的波片和玻璃光腔，所述玻璃光腔两端设置楔形窗，两个坩埚分别连接于玻璃光腔两端外壁，且与玻璃光腔连通；玻璃光腔两端外部均设置励磁线圈。

在上述技术方案中，所述激光器为可调激光器。

在上述技术方案中，所述波片为四分之一波片。

在上述技术方案中，两个所述励磁线圈设置于两个坩埚之间。

一种提高激光吸收光谱测量灵敏度方法，包括以下步骤：

（ⅰ）蒸发

将样品放入坩埚中进行蒸发；

（ⅱ）激光激发

将激光通过波片后进入玻璃光腔内；

（ⅲ）调节励磁线圈使目标原子向中间富集

调节励磁线圈的电流大小，使得目标原子能级劈裂与光致漂移效应最强时对应的失谐量一致；调节励磁线圈的电流方向，使得左部目标原子被推向右方，右部目标原子被拉向左方，最终在中间部分富集。

在上述技术方案中，所述步骤（ⅱ）中激光的频率处于目标原子无磁场时基态和第一激发态能级间。