Способ определения концентрации газов и паров Советский патент 1993 года по МПК G01N21/61 

1

Изобретение относится, к области лазерного газоанализа, в частности к способам измерения концентрации газов в атмосфере.

Целью изйбретення является повышение точности и оперативности измерений. , .

, На чертеже приведена схема реали зации предлагаемого способа. Импульс оптического излучения лазера 1 с частотой uJ , лежащей в контуре линии поглощения исследуемого коммон-ента j облучает среду и после ее-прохождения регистрируется с помощью устройства 2,;измеряющего ширину спектра импульса. Таким .устройством может быть интерферометр Фабри-Перо..Интенсивность импульса на входе в среду должна быть не меньше ннтенсивности насыщения лини поглощения. ...

Частоту uJ, , отличную от частоты uJ центра, линии поглощения иссле- дуемого компонента, выбирают.из условия

i2 (0,1 - 1) ,

где Sl tJo-uJr; У т-полуширина линии поглощещения. ,.

После прохождения среды ширина спектра излучения увеличивается на величину &(jJ

, .

P(T-J

..e)

d t: z-Cohsti - . . ,-. .-(I)--; t - время-;

7, - координата вдоль пути луча,

в среде} -N коэффициент резонансного

поглощения; 6 - сечение поглощения резоHaHCLHoro перехода; N- концентрация поглотителя;

В Vlclp-T

Ь (

где |d| - модуль момента перехода;

t, h/2TT; h- постоянная Планка;

ВННИПИ Заказ 1090 . Тираж Подписное Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,

217075 ,

Т(,Г ) - энергия импульса, опреде- ляется. формой импульса и временем релаксации Т ; .,- время релаксации разности 5заселенностей уровней резонансного перехода исследуемого компонента среды к равновесному значению} t-Z-/c- переменный параметр; .с - скорость света; 1/. Концентрация исследуемой компо- ненты определяется по уширению спект- ра импульса Д uJ с помощью выражения (1) , $ 4/Т (,г,(о,Щ - -

10

15

Т,

4

7г,

г

P c/ J- fa.,

где

Г 4

- 00

ч

переменные интегрирования ; . :. l(0i) квадрат напряженности

поля. .

Пример реализации способа. При посыпке импульса рубинового лазера с длиной волны А 0,69 мкм, со спектральной шириной 5 Ю CM V

с длительностью импульса t

10

-9

Л

и мощностью 10 Вт/см выбирают Si

1/Т,.

Тогда при форме импульса, описыr tваемой функцией sin (-7-) ,

Т 1А

где , О, для паров воды

в атмосфере с сечением резонансного поглощения 3 уширениеЛсО достигает 80% от спектральной ширины зондирующего импульса на входе в среду,

Положительньй эффект достигается благодаря разделению эффектов резонансного и нерезонансного поглоще- ния вследствие того, что при нЬиии исследуемого компонента на

частоте, отличной от частоты uj линии поглощения, возник ет модуляция показателя преломления исследу- . емой компоненты, что приводит к уширению спектра импульса.

Положительный эффект состоит в повышении точности за счет уширения спектра импульса при смещении частоты зондирующего импульса от частоты и.)„ центра линии поглощения.