[发明专利]一种基于液相响应速度增强策略的水下溶解CO2

权利要求书

1.一种基于液相响应速度增强策略的水下溶解CO₂原位传感器，其特征在于，所述水下溶解CO₂原位传感器的液相响应速度增强策略包括设计具有最小化内部容积且气体阻力的光学气室、采用深海涡轮泵对膜湿侧进行持续定量冲刷的方式、以及采用膜两侧高分压差和高气压差的策略；所述光学气室采用空芯光纤设计，以作为光与物质相互作用的场所。

2.如权利要求1所述的基于液相响应速度增强策略的水下溶解CO₂原位传感器，其特征在于，所述光学气室中，采用的Teflon膜的脱气量约为1.0-2.0sccm，按照1:1的载气稀释比计算，得到最优气室内部容积为33.3-66.7μL。

3.如权利要求2所述的基于液相响应速度增强策略的水下溶解CO₂原位传感器，其特征在于，所述光学气室中，基于内径600μm，长度22cm的空芯光纤特殊设计光学气室，经计算所述光学气室内部容积为46μL。

4.如权利要求3所述的基于液相响应速度增强策略的水下溶解CO₂原位传感器，其特征在于，采用深海涡轮泵对膜湿侧进行持续定量冲刷的方式为控制水流方向的方法来弱化浓度极化现象，水样以平行于膜的方向流入，以垂直于膜的方向流出。

5.如权利要求4所述的基于液相响应速度增强策略的水下溶解CO₂原位传感器，其特征在于，采用膜两侧高分压差和高气压差的策略为：

通过低气压下连续注入探测的方式增大膜两侧的气压差；

通过载气对膜后空间定量连续吹扫的方式人为增大膜两侧的分压差，并对脱出气体定量。

6.如权利要求1-5任一所述的基于液相响应速度增强策略的水下溶解CO₂原位传感器，其特征在于，所述水下溶解CO₂原位传感器为基于可调谐红外激光吸收光谱技术和膜脱气技术的深海溶解CO₂原位探测传感器装置，由取样和进气系统进行样本的快速采集和定量注入，由基于可调谐红外激光吸收光谱技术的气相探测部分进行气体样本的定量探测，采用深海涡轮泵对渗透膜进行连续冲洗，并使用一个限流阀以获得恒定的海水流量。

7.如权利要求6所述的基于液相响应速度增强策略的水下溶解CO₂原位传感器，其特征在于，所述深海溶解CO₂原位探测传感器装置包括气相探测部分，所述气相探测部分为基于TILAS技术的光谱仪，基于30mm笼式结构构建同轴光学系统，所述同轴光学系统由激光器、含非球面准直透镜和二维调整架的准直元件、光学气室和光电探测器沿光轴方向组成。

8.如权利要求7所述的基于液相响应速度增强策略的水下溶解CO₂原位传感器，其特征在于，位于中红外波段ν₁+ν₃带R分支的R18e和R6f吸收谱线对为同轴光学系统的最优吸收线，所述深海溶解CO₂原位探测传感器装置还包括连续波带间级联激光器发出的中心波长为2682nm的激光，通过有效焦距为4mm的非球面透镜进行准直，其中，准直透镜安装在进行XY方向调节的二维调整架上。

9.如权利要求1所述的基于液相响应速度增强策略的水下溶解CO₂原位传感器，其特征在于，所述水下溶解CO₂原位传感器包括气相探测部分，气相探测部分的有效光程为22cm；所述水下溶解CO₂原位传感器还包括一个厚度为70μm的特氟龙膜提取溶解气体，有效膜面积为4cm²。