Δ氧裝置及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光譜探測(cè)裝置，具體是涉及一種寬帶CARS探測(cè)1 Δ氧裝置及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氧碘激光器中的氣體濃度及分布規(guī)律的測(cè)量，對(duì)于氧碘激光動(dòng)力學(xué)過程研究和性能提高都非常重要。目前采用的探測(cè)手段主要是自發(fā)拉曼散射法，激光誘導(dǎo)熒光等，但自發(fā)拉曼散射法獲得的拉曼譜線較弱，因此需要多次累加才能獲得一個(gè)拉曼頻移信號(hào)，而且由于外界雜散光的干擾，信噪比很差；激光誘導(dǎo)熒光法理論上可行，但激發(fā)態(tài)氧的熒光部分處在碘熒光的覆蓋區(qū)間，因此難以獲得準(zhǔn)確的結(jié)果。目前激發(fā)態(tài)氧的濃度測(cè)量存在較大困難，也給氧碘激光器的動(dòng)力學(xué)研究設(shè)置了障礙。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)1 Δ氧的探測(cè)難題，提出了一種采用相干反斯托克斯拉曼光譜技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)1A氧和基態(tài)氧同時(shí)探測(cè)，并根據(jù)兩者的拉曼線強(qiáng)度比值來實(shí)現(xiàn)1 △氧的快速在線檢測(cè)。結(jié)合附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0004]一種寬帶CARS探測(cè)1 Λ氧裝置，主要由一個(gè)脈沖激光器、寬帶染料光器、分束鏡、第一全反鏡和第二全反鏡、二相色鏡、聚焦透鏡、光腔、第一低通濾波片和波長(zhǎng)分析儀組成；
[0005]所述光腔為中空腔體，光腔上的兩相對(duì)側(cè)分別開設(shè)透光孔，透光孔用高透鏡密封；光腔壁面上設(shè)有進(jìn)氣口和出氣口 ；高透鏡為高透光率鏡片。
[0006]所述脈沖激光器的出光口外側(cè)由近及遠(yuǎn)依次放置分束鏡和寬帶染料光器，從脈沖激光器發(fā)出的光經(jīng)分束鏡后分為主光和側(cè)光，主光和側(cè)光所走過的路線分別稱為主光路和側(cè)光路；所述主光進(jìn)入寬帶染料光器入光口后，從寬帶染料光器的出光口發(fā)出染料光，染料光走過的路線稱為染料光路；所述二相色鏡、聚焦透鏡、光腔、第一低通濾波片和波長(zhǎng)分析儀距離寬帶染料光器由近及遠(yuǎn)依次設(shè)置在染料光路上；染料光透過二相色鏡、聚焦透鏡、光腔上的兩個(gè)透光孔上的高透鏡、第一低通濾波片后進(jìn)入到波長(zhǎng)分析儀的入光口 ；
[0007]所述側(cè)光路上設(shè)置有第一全反鏡和第二全反鏡，第一全反鏡和第二全反鏡放置在寬帶染料光器的旁邊，并置于主光路和染料光路外；側(cè)光經(jīng)第一全反鏡和第二全反鏡反射后，照射到二相色鏡靠近聚焦透鏡一側(cè)上，經(jīng)二相色鏡反射后，與染料光重合；
[0008]所述聚焦透鏡的靠近光腔一側(cè)的焦點(diǎn)落于光腔內(nèi)部，所述聚焦透鏡的兩個(gè)焦點(diǎn)的連線與染料光路重合。
[0009]優(yōu)選的，所述寬帶CARS探測(cè)1 Λ氧裝置中，所述第一低通濾波片和波長(zhǎng)分析儀之間設(shè)置第二低通濾波片，第二低通濾波片與染料光路垂直。
[0010]優(yōu)選的，所述寬帶CARS探測(cè)1 Λ氧裝置中，所述波長(zhǎng)分析儀為光譜儀、單色儀、干涉儀中的一種。
[0011]優(yōu)選的，所述寬帶CARS探測(cè)1 △氧裝置中，所述光腔通過進(jìn)氣口和出氣口連接在含有1Λ氧的氣體通道上，光腔的進(jìn)氣口與含1A氧氣體通道的上游相連通，光腔的出氣口與含1 Λ氧通道的下游相連通。
[0012]一種靜態(tài)寬帶CARS探測(cè)1 Δ氧裝置的使用方法，包括:
[0013]1、通過光腔進(jìn)氣口向光腔內(nèi)充入含有1A氧待測(cè)氣體；
[0014]2、設(shè)定寬帶染料光器，使寬帶染料光器的泵浦光和出射光的單光子能量差介于1450-1650CHT1 之間；
[0015]3、設(shè)定脈沖激光器，使脈沖激光器發(fā)出介于300nm-550nm波長(zhǎng)的光；
[0016]4、打開脈沖激光器；
[0017]5、通過波長(zhǎng)分析儀讀出測(cè)試值。
[0018]一種動(dòng)態(tài)寬帶CARS探測(cè)1 Δ氧裝置的使用方法，包括:
[0019]1、設(shè)定寬帶染料光器，使寬帶染料光器的泵浦光和出射光的單光子能量差介于1450-1650CHT1 之間；
[0020]2、設(shè)定脈沖激光器，使脈沖激光器發(fā)出介于300nm-550nm波長(zhǎng)的光；
[0021]3、打開脈沖激光器；
[0022]4、通過波長(zhǎng)分析儀讀出測(cè)試值。
[0023]本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)為:
[0024]本發(fā)明采用的是相干反斯托克斯拉曼光譜技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)一種或一類具有相似拉曼活性的氣體快速在線檢測(cè)，提高檢測(cè)效率。
[0025]該裝置采用寬帶染料光器，可同時(shí)得到基態(tài)氧和delta氧的CARS光譜信號(hào)，因此可根據(jù)兩者的反斯托克斯光信號(hào)強(qiáng)度比，確定delta氧的含量。采用寬帶染料光器還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)一種或一類具有相似拉曼活性的氣體快速在線檢測(cè)，提高檢測(cè)效率。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明的寬帶CARS探測(cè)1 Λ氧裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖中:1-脈沖激光器,2-分束鏡,3-寬帶染料光器,4-第一全反鏡,5-第二全反鏡，6- 二相色鏡，7-聚焦透鏡，8-透光孔，9-光腔，10-第一低通濾波片，11-第二低通濾波片，12-波長(zhǎng)分析儀。
【具體實(shí)施方式】
[0028]實(shí)施例1
[0029]如圖1所示，波長(zhǎng)分析儀12為波長(zhǎng)光譜儀，所述脈沖激光器I的出光口外側(cè)由近及遠(yuǎn)依次放置分束鏡2和寬帶染料激光器3，從脈沖激光器I發(fā)出的光經(jīng)分束鏡2后分為主光和側(cè)光，主光和側(cè)光所走過的路線分別稱為主光路和側(cè)光路；所述主光進(jìn)入寬帶染料激光器3入光口后，從寬帶染料激光器3的出光口發(fā)出染料光，染料光走過的路線稱為染料光路；所述二相色鏡6、聚焦透鏡7、光腔9、第一低通濾波片10和波長(zhǎng)光譜儀距離寬帶染料激光器3由近及遠(yuǎn)依次設(shè)置在染料光路上；染料光透過二相色鏡6、聚焦透鏡7、光腔9上的兩個(gè)透光孔8上的高透鏡、第一低通濾波片10后進(jìn)入到波長(zhǎng)光譜儀的入光口 ；
[0030]所述側(cè)光路上設(shè)置有第一全反鏡4和第二全反鏡5，第一全反鏡4和第二全反鏡5放置在寬帶染料激光器3的旁邊，并置于主光路和染料光路外；側(cè)光經(jīng)第一全反鏡4和第二全反鏡5反射后，照射到二相色鏡6靠近聚焦透鏡7 —側(cè)上，經(jīng)二相色鏡6反射后，與染料光重合；
[0031]所述聚焦透鏡7的靠近光腔9 一側(cè)的焦點(diǎn)落于光腔9內(nèi)部，所述聚焦透鏡7的兩個(gè)焦點(diǎn)的連線與染料光路重合。
[0032]所述第一低通濾波片10和波長(zhǎng)光譜儀之間設(shè)置第二低通濾波片11，第二低通濾波片11與染料光路垂直。
[0033]通過以下操作方式進(jìn)行測(cè)量，
[0034]I)通過光腔9進(jìn)氣口向光腔9內(nèi)充入含有1 Λ氧待測(cè)氣體；
[0035]2)設(shè)定寬帶染料激光器3，使寬帶染料激光器3的泵浦光和出射光的單光子能量差介于1450_1650cm 1之間；
[0036]3)設(shè)定脈沖激光器1，使脈沖激光器I發(fā)出介于300nm-550nm波長(zhǎng)的光；
[0037]4)打開脈沖激光器I ;
[0038]5)通過波長(zhǎng)光譜儀讀出測(cè)試值。
[0039]具體步驟如下:
[0040]I)設(shè)定寬帶染料光器3的染料，用濃度1:1配置的羅丹明6G和羅丹明B混合溶液，使寬帶染料光器3輸出波長(zhǎng)范圍為576 - 582nm的寬帶染料光。
[0041]2)設(shè)定脈沖激光器1，使脈沖激光器I發(fā)出532nm波長(zhǎng)的激光，典型單脈沖激光能量為10mJ,其中70mJ泵浦染料光，產(chǎn)生20mJ的染料光；該染料光作為斯托克斯光與剩