Способ дистанционного газового анализа Советский патент 1986 года по МПК G01N21/62 

о о ел

f

Изобретение относится к области газоанализа, в частности, к способам дистан1 1онного контроля загрязнения атмосферы.

Известен способ дистанционного газового анализа, заключающийся в том, что в исследуемую среду посылают напосекундньв) им ту71ьс излучения, частота которого является резонансной по отношению к частоте перехода для aнaлизиpYeмoгo газа. Излучение поглощается атомами анализируемого газа, которые переходят в возбужденное состояние. Обратный переход в основное состеяние приводит к испусканию кванГов. Интенсивность регистрируемого рассеянногс; пзлуче-гия пропорциональна Koim,e}iTpaji,nn анализируемого газа.

Heдocтaткo( данпого способа являются } еобходиыость выделения полезного сигнала на фоне рассеянного по всей трассе из}гуч гты, что уменьшает отношение сигнал - кгум, понижая чувствительность сильное ослабление интенсивности лазерного ямлульса с расстоянием в результате резонансного поглощения 5 что сиийчает даль 1ость зондирования локализация исследуемой области происходит по времени прихода сигнала, что дает недостаточное разреше} ие в пространстве и тем самыг-г снижает точность определения газовой ломпонентьг.

Наиболее технически - ре-шением является способ дистанциогпкгго газового анализа, включаю1ций посылку в а1 ализируему о среду импульса излучения и измерение интенси,р.ности обратного рассеяния.

Недостатком его является низкая точность определения концентрацгп-г исследуемого газа, поскольку способ позволяет проводить газовый анализ лишь в определенной отдельно .очке пространства в непосредстве1 но } близости от установки,.

Целью изобретения является повышение точности определения концедтрации исследуемого газа.

Это достигается благодаря тому, что в способе дистанционного газового анализа, включающем посылку в ана лизиpye r ю среду импульса из/гучения и измерение интенсивности обратного рассеяния, дополнительно посылают в том же направлении второй импульс излучения с задермсой по отношению

162

к первому импульсу излучения, причем сумму частот импульсов излучения выбирают равной частоте ре,онансного перехода исследуемого газа, и измеряют обратное рассеяние из области перекрытия импульсов излучения в анализируемой среде, по которому судят о концентрации исследуемого газа.

Способ реализуется следующим образом. Последовательно посылают два лазерных (например, пикосекундных) импульса излучения на разных частота с за з;ержкой ( Г , где - длительности первого и второго импульсов) , Частоты импульсов выбирают таким образом, чтобы вследствие дисперсии групповая скорость второго импульса была больше групповой скорости первого V, i

в результате че импульсы го через время t

V.-V, совпадут (, « V, ) на расстоянии

,L от источника, а

Z I

сум1-1арная частота совпадет с промежуточным резонансом исследуемого газа (о, + (л)). Вследствие этого в области перекрытия импульса будет происхо; ить двухфотоипое возбуждение атомов или многофотонная ионизация газа че;пез промеж-уточный резонанс.

Область перекрытия импульсов из.зучения (область пробоя) имеет размер (определяющий разрешение спосоРегистрируют интенсивность рекомбинацз-юнного излучения или резонансной

флюоресценции из области перекрытия. После столкновения импульсы расходятся, и условия пробоя исчезают. Концентрацию интересующего газа на расстоянки от источника излучения

определяют по формуле:

у.-у,

- , V , -4

где Е - принимаемая энергия рекомбинационного излучения; t,{J - энергия кванта рекомбинационого излучения;

S - площадь приемного зеркала, Sp- площадь сечения луча, длительности импульсов. Изменяя врейя задержки второго :импульса, можно изучать газ в любой точке на расстояниях до 100 км.

3 10075164

Для импульсов, имеющих следующиеприемного зеркала см (диапараметры: i , 1-10 с, , метр зеркала d.«10 см), то принима- 3-l6v. , V, З-Ю см/с и времени„ g .,

«1 .-.-,; „„„емый сигнал &N -rrsTSh i, При п

задержки 10 ее, получим расстоя- 4ие

ние от источника до места пробоя j 10 см и см получим KN

250 м, а размер области пробоя а «10 квантов.

« 2,5 м. Время прихода сигнала 2t Важнейшим преимуществом способа

много больше времени реком-является высокая точность, что побинации атомов t. X10 с.зволяет увелич Л-ь дальность зондироИзлучение рекомбинации распреде-ю вания. Кроме того, этот способ полено сферически симметрично вокругзволяет повысить пространственное источника, поэтому, если площадьразрешение исследуемой области.

СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО ГАЗОВОГО АНАЛИЗА, включающий посыпку в анализируемую среду импульса излучения и измерение интенсивности обратного рассеяния, о тличающийс я тем, что, с целью повьшения точности определения концентрации исследуемого газа, дополнительно посылают в том же направлении второй импульс излучения с задержкой по отношению к первому импульсу излучения„ причем сумму частот импульсов излучения выбирают равной частоте резонансного перехода исследуемого газа, и измеряют обратное рассеяние из области перекрытия импульсов излучения в анализируемой среде, по которому судят (Л о концентрации исследуемого газа.