专利名称：测量发光粒子绝对浓度装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及氧碘化学激光器(COIL)能源测量技术，具体地说是一种模拟体光源标定技术测量发光粒子绝对浓度装置。
在现有技术中，发光粒子如O2(1Δ)是氧碘化学激光器(COIL)的能源。氧碘化学激光器输出的功率直接与O2(1Δ)的绝对浓度有关，O2(1Δ)是由单重态氧发生器(SOG)产生的，O2(1Δ)的绝对浓度是SOG和COIL的重要参数之一，因此测量SOG出口处的O2(1Δ)绝对浓度具有重要意义。目前用于测量发光粒子O2(1Δ)的设备主要有脉冲的二倍频YAG(532nm)or Nd+YLF(527nm)激光器(约80万人民币)，增强型的ICCD和光谱仪系统(约70万人民币)，测定O2(a1Δ)和O2(X3∑)的拉曼散射截面还要借助于质谱检测系统，而这些仪器都是非常昂贵的。测试系统又比较庞大，不利于现场实时测量；另外利用二极管激光的调频技术对基态氧O2(X3∑)进行测量，借助于Cl2利用率的参数，间接得到O2(a1Δ)浓度的一种方法；还有用标定的活塞式均匀圆盘光源模拟圆柱体内部的发光，用单色仪调节研究的波长，用标定的流量计给出反应物的浓度，再由单色仪后的光电倍增管测得的绝对发光粒子数，但目的是用来测量NO+O的反应速率随波长的变化关系，其测量装置包括NO+O的反应发光池、光谱仪、滤光片、光电倍增管和记录仪。活塞式光源(Piston source)的具体结构是由钨丝灯、准直透镜、变迹器、滤光片和毛玻璃组成为一个整体。现在还没有一个结构简单、容易操作，可实时测量和显示发光粒子绝对浓度的装置。
本实用新型的目的是提供一种能对所有的气态(体)或液态(体)的发光粒子的绝对浓度进行测量；结构简单，操作方便，随时可进行标定，进行实时测量的测量发光粒子绝对浓度装置。
本实用新型的技术方案是由以下部件组成一光池，用两个石英窗口A、B封闭，分别与压力计、单重态氧发生器和真空设备相连，石英窗口B与准直管一端连接；一活塞式均匀圆盘光源，置于光池中；一透镜，安放于准直管的另一端，与固定在探测器前方的过滤片立式相对放置；一斩波器，位于所述过滤片前方；一锁相放大器，其输入端分别接斩波器和探测器的输出端，其输出信号至计算机。
所述活塞式均匀圆盘光源由灯泡、透镜和作为发光圆盘的毛玻璃组成，依次安装于带推杆的外壳里。
本实用新型具有如下优点1.本实用新型对所有的气态(体)或液态(体)的发光粒子的绝对浓度均可测量。本实用新型将滤光片移至探测器前，而活塞式均匀圆盘光源中不加滤光片，这样对所有波长的发光粒子均可以用一个活塞式光源(Piston Source)来标定，采用毛玻璃为发光圆盘，使发射光均匀。
2.本实用新型结构简单，随时可进行标定，可进行实时测量。本实用新型采用探测器、斩波器和锁相放大器，使得本装置对微弱信号或存有噪声的、环境恶劣的信号均可测量；采用透镜收集圆柱体内该立体角全部的光能，滤光片滤出带通外的光，锁相放大器去噪声并放大；这就避免了使用单色仪来设计光学收集系统，直接用透镜几何的成象原理设计光学系统，简单方便，切实可行。
图1为本实用新型结构示意图。
图2为图1中活塞式均匀圆盘光源结构示意图。
图3为本实用新型实施例中模拟体光源光强分布图。
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
如图1、2所示，由以下部件组成一光池1，用两个石英窗口A3、B3′封闭，分别与薄膜式真空压力计2、单重态氧发生器和真空设备相连，石英窗口B3′与准直管4一端连接；一活塞式均匀圆盘光源10，置于光池1中；一透镜5，安放于准直管4的另一端，与固定在探测器7前方的过滤片6立式相对放置；一斩波器8，位于所述过滤片6前方；一锁相放大器9，其输入端分别接斩波器8和探测器7的输出端，其输出信号至计算机。
所述活塞式均匀圆盘光源10由灯泡11、透镜12和作为发光圆盘的毛玻璃13组成，依次安装于带推杆15的外壳14里。
为了对所有波长的发光粒子均可以用一个活塞式光源来标定，活塞式均匀圆盘光源10中不加滤光片，至于对哪个波长的发光粒子做标定，以该波长为中心的带通滤光片6加在探测器7的探头前面即可。采用透镜5、斩波器8、探测器7和锁相放大器9代替原来简单的单色仪和倍增管，使得本装置对微弱信号或存有噪声的信号均可测量。
其工作过程如下从单重态氧发生器(SOG)分流出来的O2(1Δ)混合气流，通过内径40mm的不锈钢光池后，由真空泵以一定的速率抽走，其中的压力由薄膜式真空压力计2测量，光池1由两个石英窗口A3、B3′封闭，O2(1Δ)的自发辐射透过窗口B3′，经过内径42mm并涂黑的金属准直管4(长520mm)与f＝58mm的最小象差透镜5连接，经40mm的光拦，成象在5×5mm的J16TE-2-HSA2 RO5 Ge探测器7上，制冷-20℃，由5109锁相放大器9和计算机进行数据处理，得到结果。
用体光源模拟法对射流式发生器出口处O2(1Δ)的绝对浓度进行测量，测得O2(1Δ)的绝对分压见表1。
表1 O2(1Δ)的分压实验结果
其中SV一探测系统测得的O2(1Δ)辐射信号mvPΔ-O2(1Δ)的分压(在273K)Torr
其工作原理为用活塞式均匀圆盘光源10做体光源模拟标定。取毛玻璃13与窗口B3′接触时为坐标零点，小灯泡11由标准稳压电源供电，其供电电流必须与活塞式均匀圆盘光源10亮度标定时一致。当活塞式均匀圆盘光源10在光池1内移动时可得到信号强度随位置坐标的相关曲线--体光源模拟曲线，如图3。这就是用圆盘式均匀光源的移动，来模拟这个圆柱腔体中的O2(1Δ)自发辐射体光源。可以认为，活塞式均匀圆盘光源10在任何位置上都与具有相同位置上的体光源元相对应，而且相对应的立体角是相同的。圆柱体光源发出的光相当于位于平均位置的圆盘光源，其亮度为原亮度的lcell倍所发出的光。
权利要求1.一种测量发光粒子绝对浓度装置，其特征在于由以下部件组成一光池(1)，用两个石英窗口A、B(3、3′)封闭，分别与压力计(2)、单重态氧发生器和真空设备相连，石英窗口B(3′)与准直管(4)一端连接；一活塞式均匀圆盘光源(10)，置于光池(1)中；一透镜(5)，安放于准直管(4)的另一端，与固定在探测器(7)前方的过滤片(6)立式相对放置；一斩波器(8)，位于所述过滤片(6)前方；一锁相放大器(9)，其输入端分别接斩波器(8)和探测器(7)的输出端，其输出信号至计算机。
2.按照权利要求1所述测量发光粒子绝对浓度装置，其特征在于所述活塞式均匀圆盘光源(10)由灯泡(11)、透镜(12)和作为发光圆盘的毛玻璃(13)组成，依次安装于带推杆(15)的外壳(14)里。
专利摘要一种测量发光粒子绝对浓度装置。由以下部件组成:一光池,用两个石英窗口A、B封闭,与压力计相连,石英窗口B与准直管一端连接;一活塞式均匀圆盘光源,置于光池中;一透镜,安放于准直管的另一端,与固定在探测器前方的过滤片立式相对放置;一斩波器,位于所述过滤片前方;一锁相放大器,其输入端分别接斩波器和探测器的输出端,其输出信号至计算机。它能测量所有的气或液态(体)的发光粒子的绝对浓度,简单方便,可实时测量。
文档编号G01N21/17GK2442262SQ00210220
公开日2001年8月8日 申请日期2000年9月6日 优先权日2000年9月6日
发明者多丽萍, 崔铁基, 李国富, 闵祥德, 王增强, 李健 申请人:中国科学院大连化学物理研究所
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