柱面鏡光學(xué)多通池的設(shè)計(jì)及在痕量氣體探測(cè)中的應(yīng)用.pdf

1、可調(diào)諧二極管激光吸收光譜技術(shù)(Tunable Diode Laser AbsorptionSpectroscopy)具有高靈敏度、高分辨率和快速響應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，在痕量氣體探測(cè)方面有著廣泛的應(yīng)用。TDLAS作為氣體檢測(cè)的先進(jìn)手段，與長(zhǎng)程光學(xué)多通池相結(jié)合將會(huì)進(jìn)一步提高探測(cè)靈敏度。本論文針對(duì)現(xiàn)代氣體測(cè)量?jī)x器小型化和高精度的需求，設(shè)計(jì)了一種圓型柱面鏡光學(xué)多通池，并與近紅外二極管激光吸收光譜技術(shù)相結(jié)合，分別對(duì)甲烷和二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行了痕量探測(cè)。論文主要

2、工作包括:
　　介紹了大氣中痕量氣體檢測(cè)的意義，并對(duì)激光吸收光譜原理、不同的吸收線型和氣體吸收線選擇等基本知識(shí)進(jìn)行了介紹。
　　描述了傳統(tǒng)多通池及其改進(jìn)形式的原理和結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)說(shuō)明了柱面鏡光學(xué)多通池的原理和設(shè)計(jì)，所用柱面鏡直徑為50mm，焦距250mm，鏡面鍍有保護(hù)金膜，其中一塊鏡片中心位置處有直徑為4mm的通光孔，通過(guò)調(diào)節(jié)前后兩柱面鏡的間距和相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度，在鏡面上實(shí)現(xiàn)了不同的光斑分布，得到了不同的光程。該多通池具

3、有結(jié)構(gòu)緊湊，加工成本低，腔鏡的有效利用面積高，與傳統(tǒng)多通池相比，能夠在相同的基長(zhǎng)下得到更長(zhǎng)的吸收光程，進(jìn)而提高系統(tǒng)的檢測(cè)極限。
　　建立了一套基于柱面鏡光學(xué)多通池的TDLAS系統(tǒng)，使用中心波長(zhǎng)分別為1.65μm和1.57μm的DFB半導(dǎo)體激光器作為光源，采用直接吸收光譜方法對(duì)甲烷和二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行了痕量探測(cè)，在氣體吸收光程為13.8m的情況下，CH4最小可探測(cè)濃度達(dá)到了0.68 ppm(1σ，3.3 s平均時(shí)間)，CO2最小可探測(cè)