Лазерный оптико-акустический детектор Советский патент 1983 года по МПК G01N21/37 

виде металлических пластин с отверстиями, установленные внутри акусти ческого канала, и датчик температур расположенный на конденсаторном мик рофоне и соединенный с блоком регулировки температуры. На чертеже схематично представле на конструкция устройства. Устройство содержит лазер 1, обт ратор 2, спектрофон 3, конденсаторный микрофон 4, акустический канч л 5, датчик б температуры, тепловые фильтры 7, блок регулировки темпера туры 8, нагревательный элемент 9. Устройство работает следующим об разом. В рабочую камеру спектрофона напускается анализируемая газовая смесь. Для ее подогрева используется нагревательный элемент 9, выполненный, например, в виде нихромовой проволоки, намотанной на цилиндриче кую камеру спектрофона 3. В процессе нагревания газа датчик б темпера туры регистрирует повышение темпера туры микрофона. Выходной сигнал дат чика как элемента цепи обратной свя зи управляет блоком регулировки тем пературы, предназначенным для охлаж дения газа в акустическом канале 5. В результате температура микрофона и окружающего его газа поддерживает ся на одном уровне, что гарантирует сохранение неизменным физических свойств чувствительной мембраны микрофона, и как следствие, стабиль ность в его чувствительности. Блок регулировки температуры 8 может быт выполнен, например, в виде рубашки водяного охлаждения, расход воды в которой регулируется с помощью датчика б. Дополнительно для охлаждения газа в сечение акустического канала 5 введены тепловые фильтры, представляющие собой металлические пластины с большим количеством отверстий малого диаметра или же обыкновенные металлические сетки. Для акустических колебаний Они не представляют значительной преграды, в то же время для нагретого газа они являются эффективными теплоотводами охлаждающими газ в предмембранном объеме микрофона. Физической основой работы микрофона в такой конструкции является прохождение акустических ко лебаний через газовую среду, обладающую существенным статическим градиентом температуры газа по длине акустического канала 5. Под воздейст вием излучения лазера 1 анализируемая газовая смесь нагревается, возни кает оптико-акустический сигнал, который регистрируется конденсаторным МИКРОФО 1ОМ. Таким образом, введение дополнитепьного акустического канала блока регулировки температуры, датчика температуры и тепловых металлических фильтров позволяет существенно повысить температурный диапазон работы спектрофона за счет стабилизации температуры микрофона и окружающего его газа. В предлагаемом устройстве возможно как повыщение температуры газа в рабочей камере спектрофона, так и понижение температуры, например, путем помещения рабочей камеры в ванну с жидким азотом. В последнем случае назначением блока регулировки температуры 8 является повьшгение температуры газа в акустическом канале 5. Кроме того, наличие акустического, канала 5 и тепловых фильтров 7 в нем позволяет поместить рабочую камеру с газом в магнитные или электричес Кие поля (реализация штаркспектроскопии, например) без существенного влияния наводок на электрическую систему микрофона. Повышение температуры газа в рабочей камере спектрофона приводит к возрастанию коэффициента поглощения для многих молекул, что эквивалентно возрастанию концентрационной чувствительности лазерного спектрофона. Кроме того, зная характер температурной зависимости коэффициента поглощения для различных молекул, с помощью предлагаемого устройства можно проводить идентификацию этих молекул по температурным спектрам поглощения. Введение в детектор между рабочей камерой и микрофоном акустического канала диаметром 0,8 см и длиной 4 рм при наличии лишь воздушного охлаждения и одного фильтра с отверстиями диаметром 1 Mivi позволяет сохранить работоспособность микрофона вплоть до нагрева газа в рабочей камере до 600 К. Температура газа около микрофона при этом повышается лишь на 10 градусов. В то время как в прототипе нагрев газа в рабочей камере до 210 К приводит к изменению чувствительности микрофона на 30-50%. Формула изобретения Лазерный оптико-акустический детектор, содержащий последовательно расположенные лазер, обтюратор и спектрофон, состоящий из конденсаторного микрофона и рабочей камеры, отличающийся тем, что, с целью расширения температурного диапазона работы детектора, в него дополнительно введен акустический канал, протяженность которого в 5 раз больше его поперечного размера, расположенный между конденсаторным микрофоном и рабочей камерой, блок регулировки температуры, расгтоложенный на

внешней стороне акустического канала, тепловые фильтры в виде металлических пластин с отверстиями, установленные внутри акустического канала, и датчик температуры, расположенный на конденсаторном микрофоне и соединенный с блоком регулировки температуры .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Горелик Д.О. Сахаров Б,Б. Оптико-акустический эффект в фи-икохимических измерениях.М,, 1969,с.24-30.

2.Патент CIiIA № 370890,

кл. 250.43,5, опублик. 1972 (прототип) .