光学气体吸收池的研究进展

光学气体吸收池可以模拟气体分子的吸收环境并提供较长的吸收光程,因此被广泛应用于气体分子光谱测量以及痕量气体检测等领域。从常温和变温两个角度综述了光学气体吸收池的发展历程,首先介绍了应用于常温气体测量的White型、Chernin型、Herriott型、环型光学气体吸收池的结构原理以及相关应用,并分析了相应的优缺点;随后总结了应用于变温气体测量的光学气体吸收池的技术工艺、主要性能指标、结构特点及应用;最后,对光学气体吸收池的发展前景进行了展望。

分子吸收池在水中布里渊散射边缘探测技术中的应用

在用边缘探测技术测量水中的布里渊散射信号方法中,碘分子吸收池作为边缘滤波器探测水中的布里渊散射频移,2个相同的溴分子吸收池,一个作为带阻滤波器吸收瑞利散射信号,另一个用于激光器的稳频,提高了布里渊频移的探测精度.

适用于大气分子低温光谱实验的低温吸收池

设计研制了一套可控温低温吸收池装置,用于系统研究大气分子的低温光谱参数。在之前研制的低温池的基础上,对新研制的低温池的杜瓦瓶与样品池的安装方式,样品池的构造材料以及具体的制冷方法进行了改进,提高了温度稳定性和均匀性。实验显示:在0.5h监测时间内温度波动小于±0.3K,温度梯度约为0.03K/cm。基于新型低温池,结合可调谐半导体激光吸收光谱技术,开展了6 358.654cm-1处二氧化碳低温精细光谱测试,获得了二氧化碳吸收谱线的自展宽系数及其温度依赖系数(n=0.738±0.014),并与相关文献报道的温度依赖系数进行了对比验证。结果表明,该装置可以满足大气分子低温光谱实验的需要。

可连续控温低温吸收池的研制及其应用

自主设计了低温吸收池其温度可以从室温到100K之间连续调节,在可调节温度区间内可以稳定在任意一个目标温度,温度的稳定性为ΔT<±1K。对低温吸收池内部结构作了详细的说明,并对温度的稳定性进行测试。用于测量1.65μm处甲烷低温吸收光谱,给出6 039.70cm-1处甲烷在296,248,198和176K低温吸收光谱的特性,并根据可调节低温吸收池的温度可调节性测量了甲烷吸收光谱在6 039.657 9cm-1处的自加宽温度依赖系数n。

温度不均匀性对吸收池中气体吸收的影响

为研究温度不均匀性对低温控制吸收池中气体吸收的影响，建立了桌面不锈钢体低温控制吸收池体积分数标定装置，并使用自行编制的大气辐射传输软件ARHiRS进行模拟计算．实验结果和数值模拟计算结果表明，长1m，充满1．01×10^5Pa二氧化碳（CO2）气体的吸收池，由于吸收池内外温差导致内部温度不均匀分布（吸收池中轴向温度呈中心对称分布，且吸收池中间的气体温度较低，两端靠近窗片处的温度比中心温度高276～278K），温度不均匀分布对吸收池气体吸收透射比的影响不大于0．05％，对反演体积分数的影响不超过0．80％，能够满足体积分数定标的需要．

光学气体吸收池在吸收光谱技术中的发展与应用

综述了光学气体吸收池在可调谐半导体激光器吸收光谱技术(Tunable DiodeLaser Absorption Spectroscopy,TDLAS)领域中的应用和发展。通过介绍多种类型吸收池,包括White型、Herriott型、矩阵型以及它们的改进型等吸收池的结构和原理,对现有吸收池的优缺点进行了分析。根据TDLAS技术的发展需求,指出了光学吸收池小型化、易操作、高稳定性和同时测量多种气体的发展趋势。

新型光学长程吸收池的仿真设计研究

为了解决传统的长程光学吸收池设计中镜面利用率低导致反射次数少的问题,根据传输矩阵理论,开展了离散型Herriott池的结构参数设计研究。基于MATLAB数值计算模拟详细研究了吸收池内光线的传输次数与机械结构参数、光线的入射位置及入射角之间的依赖关系。仿真结果为实际应用中设计便携式长程光学吸收池提供良好的参数和模型借鉴作用。

光导吸收池中吸光度表达式的推导计算

本文对文献[1]的全反射长毛细管吸收池中按子午光线反射导光时的吸光度积分计算式进行了修正简化,推导出其解析表达式,并据此式用微机计算了吸光度A对摩尔吸光系数和浓度的乘积e·c、吸收池的长度,和溶剂的表观散射系数β等参数的依赖关系。结果表明,A与ε·c(即与C)和,成很好的线性关系,即仍符合朗伯-比耳定律,而β值的变化对上述线性关系没有影响。

InGaAsP和GaAlAs半导体激光器稳频放电吸收池的研究

本文报导了我们采用＂光电流＂信号作为频率标准，稳定ＩｎＧａＡｓＰ和ＧａＡｌＡｓ半导体激光器输出光波频率所用的气体放电吸收池的设计与研制结果．

新型光学吸收池的设计与数值模拟

为解决传统光学吸收池无法同时满足高光斑密度要求和低制造成本要求的问题,根据传输矩阵理论,提出了一种基于球面镜和柱面镜组合的新型吸收池设计。通过数值计算模拟,分析了吸收池内光束传输次数与结构参数、镜面旋转以及出射光斜率之间的关系。结果表明球面镜和柱面镜组合具有较好的抗干扰性能。给出了一种基长为65 mm、光程长为10 m的吸收池设计例子。该吸收池干涉效应较小,所占体积仅为0.29 L,适用于吸收光谱学等应用。

吸收池中利用辐射压力准直原子束

本文报告了首次在吸收池中准直沟道原子的观察及利用沟道光谱观察钠原子超精细结构,然后同原子束中沟道原子进行了比较,最后提出一种利用能级交叉和汉勒效应进行低于多普勒冷却极限的新冷却机制。 1.吸收池中准直原子的观察 实验中主要思路如下:在光压力作用下,原子速度分布变成了非热平衡分布,原子在零速度附近相空间密度变大。

长光程样品吸收池

一、引言红外和激光技术的迅猛发展和广泛应用使红外和激光光谱的理论研究及其在地球大气中的传输成为一个迫切需要解决的问题。同时,对于光谱理论研究和应用,不仅需要考虑到吸收气体强吸收带的资料,而且还需要知道较弱吸收带,甚至气体吸收线远翼的有关资料。

长光程吸收池在紫外差分分析仪中的应用

针对超低排放的要求,设计了一套基怀特型长光程吸收池的紫外差分气体分析仪系统。通过详细的光学计算和结构设计,能降低紫外差分气体分析仪零点和量程飘移,实现长时间稳定运行,使分析仪更适用于超低排放的在线监测环境。

双镜非共焦环形吸收池的数值仿真与优化设计

针对双镜式非共焦环形吸收池近轴近似设计存在的误差和结构安装调试繁复的问题,在近轴分析计算各种吸收池输入输出布局参数的基础上,利用数值仿真分析得出吸收池给定设计指标控制关键参数是相对镜面倾斜角,对于半径为50mm的球面镜,其相对镜面倾斜角应小于0.1度。据此设计加工10m光程的光纤直接耦合输入输出吸收池,整个系统无任何三维支撑调整,简化了安装和调试过程。

碘吸收池的制作工艺

The paper describes the experimental techniques for constructing iodine absorber and its uses in laserlaboratory.

基于Herriott吸收池的固定源二氧化碳浓度测量

准确的碳排放计量是实现“碳峰化、碳中和”目标的重要一步。在所有碳排放源中,固定排放源排放的CO_(2)是温室效应的主要因素。因此,精确测量固定排放源CO_(2)的浓度尤为重要。基于近红外分子吸收光谱原理并结合多次反射直接吸收光谱技术,利用35%CO_(2)/N_(2)混合物,建立了精确测量CO_(2)浓度的方法,测量了293 K和0,4.1,8.1,13.3 kPa下,CO_(2)在6359.97 cm^(-1)的(30012)←(00001)R16e和6361.25 cm^(-1)的(30012)←(00001)R18e跃迁谱线,计算了R18e的谱线强度,通过比较35%CO_(2)/N_(2)混合物和其它CO_(2)/N_(2)混合物的吸收面积,可以得到15%,10%,5%的CO_(2)/N_(2)混合物的浓度。结果表明所建立的理论方法和实验结果能够较好地表征待测气体的浓度,测量不确定度与基于天平的称重法相当。

VOCs在线监测气体吸收池的传输效率优化设计

为了满足环境监测需求,需要研制一种能够对挥发性有机化合物(VOCs)成分进行在线高灵敏度、高保真监测,并适用于傅里叶变换红外光谱探测配备的气体吸收池,采用光学追迹结合有限元分析的方法,分别对气体池物镜夹持调节机构与光学整体结构固定方式进行优化设计,较为有效地解决了在VOCs监测中气体池工作温度要求下光学器件形变校正的问题,可优化80℃~180℃工作范围内的光能传输效率。给出了一种适用于VOCs气体特定温度条件下吸收池出射能量优化设计的方法,并以此方法为基础,设计加工了一型气体吸收池,进行了热环境测试。结果表明,该吸收池具备在80℃~180℃工作范围内稳定的传输效率,能够应用到VOCs在线监测系统中进行测量。

SO_2在吸收池内的稳定性研究

在室温条件下 ,以Xe灯为光源 ,利用SO2 的紫外吸收光谱 ,研究了SO2 的浓度随时间连续变化规律。实验中考虑了温度和充垫气体N2 对SO2 的浓度变化的影响。实验结果表明 :SO2 的浓度基本上是随时间线性变化的 ;同时 ,SO2 的浓度变化率与光照时间有关。

采用温控和碘吸收池技术的发射激光稳频技术

多普勒测风激光雷达通过分析系统回波信号的多普勒频移反演出风速,为提高风场探测精度,从稳频技术方面展开研究。在稳频过程中,分别采取措施消除激光频率的长期漂移和短期抖动。针对激光频率的长期漂移,设计并研制了种子激光器温控箱,通过水浴的控温方式大大减小了激光频率的长期漂移,将激光频率稳定在±50 MHz以内;针对激光频率的短期抖动,采用以碘分子吸收池为核心器件的稳频系统,通过半导体控温方式对碘分子吸收池精确控温,控温精度达0.03℃,提高了稳频精度,将激光频率进一步稳定在±8 MHz以内,满足±10 MHz以内的设计精度要求。通过搭建多普勒测风激光雷达系统,对发射激光稳频装置进行系统验证,连续4组风场观测结果表明:系统探测高度为17 km,绝大部分方差在4 m/s以下,满足测风激光雷达测量指标的要求。