一種用于大氣HOx自由基實時測量的熒光池制造技術

本發明專利技術公開了一種用于大氣HOx自由基實時測量的熒光池，包括氣流管、激光管、熒光檢測管。采用真空泵由針孔狀分子束分離器抽取待測氣體進入氣流管，氣流管進氣口側面設計有N2保護氣入口，保證采樣的平穩性和低損耗。將激光器調諧發射的308nm激光導入激光管中，于熒光池中心激發待測氣體中的OH自由基產生熒光；激光管內安裝有多個光闌，減少激光雜散光影響。通過透鏡組和反射鏡收集激發的熒光信號，經濾光片后由光電倍增管進行檢測。氣流管通過NO環形進氣管導入NO氣體，可將HO2自由基轉化為OH自由基，從而對比測量HO2自由基。本發明專利技術可分別測量OH自由基和HO2自由基濃度，可應用于大氣氧化性重要基團HOx濃度測量研究。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術公開了一種用于大氣HOx自由基實時測量的熒光池，包括氣流管、激光管、熒光檢測管。采用真空泵由針孔狀分子束分離器抽取待測氣體進入氣流管，氣流管進氣口側面設計有N2保護氣入口，保證采樣的平穩性和低損耗。將激光器調諧發射的308nm激光導入激光管中，于熒光池中心激發待測氣體中的OH自由基產生熒光；激光管內安裝有多個光闌，減少激光雜散光影響。通過透鏡組和反射鏡收集激發的熒光信號，經濾光片后由光電倍增管進行檢測。氣流管通過NO環形進氣管導入NO氣體，可將HO2自由基轉化為OH自由基，從而對比測量HO2自由基。本專利技術可分別測量OH自由基和HO2自由基濃度，可應用于大氣氧化性重要基團HOx濃度測量研究。【專利說明】—種用于大氣HOx自由基實時測量的熒光池
本專利技術涉及熒光池領域，具體為一種用于大氣HOx自由基實時測量的熒光池。
技術介紹
自由基是地球對流層大氣中最重要的氧化劑，在對流層光化學過程中起著核心作用。OH自由基是決定著大氣的氧化能力的一個指標。OH自由基的任何變化趨勢是至關重要的，決定了大氣中各種重要痕量氣體的壽命及濃度分布，影響著不同重要氣體的轉化并最終促使對流層臭氧或顆粒物產生。大氣灰霾問題與活躍的大氣HOx自由基化學反應過程可能存在緊密聯系。因此準確、實時、動態地探測對流層自由基濃度對我們研究大氣層光化學過程起著重要的作用。由于HOx自由基濃度特別低，且較為活躍，其監測和測量一直是一大難題。氣體擴張激光誘導熒光技術的發展，為大氣HOx自由基的探測提供了一種新的手段。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種用于大氣HOx自由基實時測量的熒光池，可實現OH自由基和HO2自由基的在線觀測，從而解決目前大氣HOx自由基測量手段缺乏、測量精度低的問題。為了達到上述目的，本專利技術所采用的技術方案為: 一種用于大氣HOx自由基實時測量的熒光池，其特征在于:包括分別為直管狀的氣流管、激光管、熒光檢測管，氣流管、激光管、熒光檢測管彼此相互正交且相交連通于一點，構成三軸系統；其中氣流管一端設為進氣口，且進氣口處安裝有針孔狀分子束分離器，氣流管另一端設為出氣口，且出氣口處安裝有真空泵，氣流管進氣口處側面設置有與氣流管連通的多個N2保護氣入口，氣流管內靠近進氣口位置設置有NO環形進氣管，且NO環形進氣管的環形腔與氣流管共中心軸線；所述激光管一端設為入光口，激光管另一端設為出光口 ；所述熒光檢測管中沿熒光檢測管中心軸線方向依次設置有反射鏡、透鏡組、窄帶濾光片、熒光信號探測器，其中反射鏡位于熒光檢測管中與氣流管、激光管相交位置一側，透鏡組、窄帶濾光片位于熒光檢測管中與氣流管、激光管相交位置另一側，熒光信號探測器設置在透鏡組、窄帶濾光片所在的熒光檢測管一側管端； 氣流管通過真空泵從進氣口向氣流管中抽入待測氣體，激光束從激光管入光口進入激光管中并在氣流管、激光管、熒光檢測管相交連通位置與待測氣體交匯，從而激發待測氣體產生熒光信號，氣流管一側的熒光信號經過熒光檢測管中反射鏡反射后，再依次經過透鏡組透射、窄帶濾光片濾光后被熒光信號探測器接收，氣流管另一側的熒光信號依次經過透鏡組透射、窄帶濾光片濾光后被熒光信號探測器接收。所述的一種用于大氣HOx自由基實時測量的熒光池，其特征在于:所述NO環形進氣管為聚四氟乙烯乙烯材料制成。所述的一種用于大氣HOx自由基實時測量的熒光池，其特征在于:所述反射鏡、透鏡組、窄帶濾光片均采用石英材料制成。所述的一種用于大氣HOx自由基實時測量的熒光池，其特征在于:所述熒光檢測管為光電倍增管。所述的一種用于大氣HOx自由基實時測量的熒光池，其特征在于:所述激光管中除與氣流管、熒光檢測管相交位置外，沿激光管中心軸線方向分別設置有多組光闌。本專利技術的優點為: 通過本專利技術的用于大氣HOx自由基實時測量的低壓高效熒光池，可以實現對大氣中OH自由基和H02自由基的在線監測。系統可以穩定采集大氣中待測氣體，減少氣體碰撞。在氣體低壓擴張的情況下激發OH自由基熒光，減少了 03/H20等氣體干擾，提高了熒光壽命。光學系統的設計減少系統的雜散光干擾，高靈敏探測器高效收集和測量熒光信號，經校正后得到OH自由基濃度。系統內NO氣體的引入可將待測氣體中的HO2自由基轉化為OH自由基，從而實現OH自由基和HO2自由基的交替(或同時)觀測。【專利附圖】【附圖說明】圖1為本專利技術結構正視圖。圖2為本專利技術結構側視圖。【具體實施方式】如圖1、圖2所示。一種用于大氣HOx自由基實時測量的熒光池，包括分別為直管狀的氣流管10、激光管11、熒光檢測管12，氣流管10、激光管11、熒光檢測管12彼此相互正交且相交連通于一點，構成三軸系統；其中氣流管10 —端設為進氣口，且進氣口處安裝有針孔狀分子束分離器1，氣流管10另一端設為出氣口，且出氣口處安裝有真空泵4，氣流管10進氣口處側面設置有與氣流管10連通的多個N2保護氣入口 2，氣流管10內靠近進氣口位置設置有NO環形進氣管3，且NO環形進氣管3的環形腔與氣流管10共中心軸線；激光管11 一端設為入光口，激光管11另一端設為出光口 ；熒光檢測管12中沿熒光檢測管12中心軸線方向依次設置有反射鏡6、透鏡組7、窄帶濾光片8、熒光信號探測器9，其中反射鏡6位于熒光檢測管12中與氣流管10、激光管11相交位置一側，透鏡組7、窄帶濾光片8位于熒光檢測管12中與氣流管10、激光管11相交位置另一側，熒光信號探測器9設置在透鏡組7、窄帶濾光片8所在的熒光檢測管12 —側管端； 氣流管10通過真空泵4從進氣口向氣流管10中抽入待測氣體，激光束從激光管11入光口進入激光管11中并在氣流管10、激光管11、熒光檢測管12相交連通位置與待測氣體交匯，從而激發待測氣體產生熒光信號，氣流管10 —側的熒光信號經過熒光檢測管12中反射鏡6反射后，再依次經過透鏡組7透射、窄帶濾光片8濾光后被熒光信號探測器9接收，氣流管10另一側的熒光信號依次經過透鏡組7透射、窄帶濾光片8濾光后被熒光信號探測器9接收。NO環形進氣管3為聚四氟乙烯乙烯材料制成。反射鏡6、透鏡組7、窄帶濾光片8均采用石英材料制成。熒光檢測管9為光電倍增管。激光管11中除與氣流管10、熒光檢測管12相交位置外，沿激光管11中心軸線方向分別設置有多組光闌5。本專利技術為低壓真空池，設計為三軸系統，氣流管、激光管和熒光檢測管相互正交，交匯處為熒光激發位置。利用氣流管出氣口處真空泵4由進氣口抽取待測氣體進入熒光池內，待測氣體氣流于腔內擴張膨脹，進氣口處分子束分離器和側面N2保護氣入口保證氣流采樣的平穩和低損耗；激光束與待測氣體氣流在熒光池中心交匯，308nm激光激發待測氣體中OH自由基產生熒光，激光管中多處光闌用于減少激光雜散光。通過反射鏡和透鏡組收集產生的熒光信號；經窄帶濾光片后，由光電倍增管探測收集的信號，進行校準后得出OH自由基濃度。進氣口下端有NO環形進氣管，通過通入NO氣體可將HO2自由基轉化為OH自由基，從而進行HO2自由基的測量。本專利技術的主要特點如下: 1、采用氣體膨脹激光誘導熒光技術，熒光池為密閉低壓真空池，激發波段采用308nm，可以避免大氣中O3的干擾，同時提高熒光壽命。2、氣流管進氣口處采用針孔狀分子束分離器，減少入口外本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于大氣HOx自由基實時測量的熒光池，其特征在于：包括分別為直管狀的氣流管、激光管、熒光檢測管，氣流管、激光管、熒光檢測管彼此相互正交且相交連通于一點，構成三軸系統；其中氣流管一端設為進氣口，且進氣口處安裝有針孔狀分子束分離器，氣流管另一端設為出氣口，且出氣口處安裝有真空泵，氣流管進氣口處側面設置有與氣流管連通的多個N2保護氣入口，氣流管內靠近進氣口位置設置有NO環形進氣管，且NO環形進氣管的環形腔與氣流管共中心軸線；所述激光管一端設為入光口，激光管另一端設為出光口；所述熒光檢測管中沿熒光檢測管中心軸線方向依次設置有反射鏡、透鏡組、窄帶濾光片、熒光信號探測器，其中反射鏡位于熒光檢測管中與氣流管、激光管相交位置一側，透鏡組、窄帶濾光片位于熒光檢測管中與氣流管、激光管相交位置另一側，熒光信號探測器設置在透鏡組、窄帶濾光片所在的熒光檢測管一側管端；氣流管通過真空泵從進氣口向氣流管中抽入待測氣體，激光束從激光管入光口進入激光管中并在氣流管、激光管、熒光檢測管相交連通位置與待測氣體交匯，從而激發待測氣體產生熒光信號，氣流管一側的熒光信號經過熒光檢測管中反射鏡反射后，再依次經過透鏡組透射、窄帶濾光片濾光后被熒光信號探測器接收，氣流管另一側的熒光信號依次經過透鏡組透射、窄帶濾光片濾光后被熒光信號探測器接收。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：謝品華，陳浩，胡仁志，方武，江宇，劉建國，劉文清，
申請(專利權)人：中國科學院安徽光學精密機械研究所，
類型：發明
國別省市：安徽;34