大气OH自由基测量系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种大气OH自由基测量系统，包括第一激光器、检测腔、荧光光谱检测器、数据处理装置，所述第一激光器发出的第一激光束入射所述检测腔，所述检测腔内充有气体样品，所述检测腔内OH自由基被激发出荧光，所述荧光由所述荧光光谱检测器和所述数据处理装置进行分析处理，所述测量系统还包括一个臭氧测量装置用于测量所述检测腔内的臭氧浓度、一个第一光路调整件以及一个第二光路调整件。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及环境监测领域，尤其是大气测量领域，具体为一种大气羟基(OH)自由基测量系统。
技术介绍
大气测量对环境保护具有重要的意义。OH自由基是大气中最重要的氧化剂，对流层大气中几乎所有的可被氧化的痕量气体主要是通过与OH自由基反应而被转化和去除的，OH自由基反应是对流层中对自然和人为排放的微量成分提供转化和清除的重要机制。因此，OH自由基的测量工作对于环境保护具有重要意义，然而大气中OH自由基的浓度极低(15?106molecule/cm3)，而且会随着时空而产生剧烈的变化，因此准确地测量大气中的OH自由基一直是一个重大的挑战。目前检测大气中OH自由基的方法有多种，例如激光诱导荧光技术(LIF)、放射性14CO技术、气体扩张激光诱导荧光技术(FAGE)、差分吸收光谱技术(DOAS)、化学离子质谱(CIMS)0其中激光诱导荧光技术(LIF)、气体扩张激光诱导荧光技术(FAGE)、差分吸收光谱技术(DOAS)都是直接测量技术，无需其他辅助的气体或者液体，但是差分吸收光谱技术(DOAS)相比于其中激光诱导荧光技术(LIF)、气体扩张激光诱导荧光技术(FAGE)其探测灵敏度要低，而激光诱导荧光技术(LIF)、气体扩张激光诱导荧光技术(FAGE)又会由于激光和臭氧发生光解反应生成0H，因此会影响其检测的准确度。
技术实现思路
本技术的目的在于，解决传统技术直接测量大气OH自由基灵敏度、准确度低的问题。本技术的目的是采用以下技术方案来实现的。一种大气OH自由基测量系统，包括第一激光器、检测腔、荧光光谱检测器、数据处理装置，所述第一激光器发出的第一激光束入射所述检测腔，所述检测腔内充有气体样品，所述检测腔内OH自由基被激发出荧光，所述荧光由所述荧光光谱检测器和所述数据处理装置进行分析处理以获取所述检测腔内的OH自由基浓度，所述测量系统还包括一个臭氧测量装置用于测量所述检测腔内的臭氧浓度、一个第一光路调整件以及一个第二光路调整件；其中，所述臭氧检测装置包括:—个第二激光器，其发出的第二激光束进入所述检测腔，所述第二激光束的波长处于臭氧的吸收峰；—个探测器，位于所述检测腔的出光侧，用于接收所述第二激光束，所述探测器依次与一个前置放大器、一个锁相放大器以及一个数据采集卡电连接;以及—个斩波器，位于所述第二激光器的出光光路，并与所述锁相放大器相连，用于调制所述第二激光束；所述第一光路调整件位于所述检测腔的入光侧，用于将所述第一、第二激光束引向所述检测腔内；所述第二光路调整件，位于所述检测腔的出光侧，用于将所述第二激光束引向所述探测器。本技术另一实施例中，进一步包括一个光反射件，所述光反射件和所述荧光光谱检测器分别在所述检测腔内的激光束两侧，所述光反射件用于将所述荧光反射到所述焚光光谱检测器。本技术另一实施例中，进一步包括一个喷嘴，与所述光反射件在所述检测腔内同一侧，用于将所述气体样品喷入所述检测腔。本技术另一实施例中，所述第一、第二光路调整件均为三棱镜，所述第一、第二激光束照射到的所述三棱镜的表面均设有反射膜。本技术另一实施例中，所述第一、第二光路调整件均为二向色镜，其对所述第一激光束具有高透射率，对所述第二激光束具有高反射率。本技术另一实施例中，所述检测腔的入光侧和出光侧设有布儒斯特角窗，使所述第一、第二激光束以布儒斯特角入射所述检测腔。本技术另一实施例中，所述检测腔为一个长光程腔，出光侧和入光侧均设有反射镜使得所述第一、第二激光束在所述检测腔内来回多次反射。本技术另一实施例中，所述荧光光谱检测器包括单色仪、光电倍增管和Boxcar计数器。本技术另一实施例中，所述第一激光器的波长为282nm或308nm，所述第二激光器的波长为31 Onm?440nm或440nm?740nm。相较于现有技术，本技术结合激光诱导荧光技术和可调谐激光吸收光谱技术，通过激光测量检测腔内的臭氧浓度和总OH自由基浓度，间接测量了气体样品原本的OH自由基浓度，排除了臭氧在激光束下光解为OH自由基的干扰，因此整个测量系统具有较高的灵敏度和准确度。上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。【附图说明】图1是本技术第一实施例提供的大气OH自由基测量系统的结构示意图。图2是本技术第二实施例提供的大气OH自由基测量系统的结构示意图。【具体实施方式】为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的较佳实施方式。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本技术的公开内容理解的更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。请参考图1，图1是本技术第一实施例提供的大气OH自由基测量系统的结构示意图，所述测量系统包括一个第一激光器10、检测腔12、荧光光谱检测器14、数据处理装置16和一个臭氧测量装置100，一个三棱镜31以及一个三棱镜32。第一激光器10发出的第一激光束入射检测腔12，检测腔12内充有气体样品，检测腔12内OH自由基被激发出荧光，荧光由荧光光谱检测器14和数据处理装置16进行分析处理后得到检测腔12内的OH自由基浓度。具体地，第一激光器10可以为中心波长为282nm左右的脉冲激光器，重复频率可以为10Hz，脉宽可以为5ns(也可以是其他参数)或中心波长为308nm的激光器，其作用是激发OH自由基使其发生荧光。第一激光器10发射的光线被三棱镜31反射后入射到检测腔12内。这个检测腔12的一侧设有喷嘴40，其作用是把外界空气或者气体样品喷射到检测腔12内。荧光光谱检测器14主要包括单色仪141、光电倍增管142和Boxcar计数器143。优选地，本实施例提供的测量系统还包括一个光反射件50。光反射件50位于检测腔12内，和单色仪141相对设置，而和喷嘴40在同一侧，即光反射件50和单色仪141分别在检测腔12内的激光束的光路两侧。当第一激光束穿过喷嘴40所喷射的空气时将检测腔12内的OH自由基激当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大气OH自由基测量系统，包括第一激光器、检测腔、荧光光谱检测器、数据处理装置，所述第一激光器发出的第一激光束入射所述检测腔，所述检测腔内充有气体样品，所述检测腔内OH自由基被激发出荧光，所述荧光由所述荧光光谱检测器和所述数据处理装置进行分析处理以获取所述检测腔内的OH自由基浓度，其特征在于，所述测量系统还包括一个臭氧测量装置用于测量所述检测腔内的臭氧浓度、一个第一光路调整件以及一个第二光路调整件；其中，所述臭氧检测装置包括：一个第二激光器，其发出的第二激光束进入所述检测腔，所述第二激光束的波长处于臭氧的吸收峰；一个探测器，位于所述检测腔的出光侧，用于接收所述第二激光束，所述探测器依次与一个前置放大器、一个锁相放大器以及一个数据采集卡电连接；以及一个斩波器，位于所述第二激光器的出光光路，并与所述锁相放大器相连，用于调制所述第二激光束；所述第一光路调整件位于所述检测腔的入光侧，用于将所述第一、第二激光束引向所述检测腔内；所述第二光路调整件，位于所述检测腔的出光侧，用于将所述第二激光束引向所述探测器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王欢，
申请(专利权)人：南京先进激光技术研究院，
类型：新型
国别省市：江苏;32