一种用于染料激光器的波长修正控制系统技术方案

本发明专利技术提供的用于染料激光器的波长修正控制系统，包括染料激光器、样品池、信号探测单元、信号处理单元。染料激光器经β相偏硼酸钡晶体倍频后再输出，经倍频后输出的激光经分束镜分束后通过入射窗进入样品池；信号探测单元中包含窄带滤波片的荧光收集镜头，滤除干扰，并将激光激发的荧光信号聚焦，通过光电倍增管采集该荧光信号，光电二极管监测激光能量信号。信号处理单元中信号采集卡接收光电倍增管和光电二极管采集的信号，并传送至计算机，计算机通过USB控制染料激光器的光栅和β相偏硼酸钡晶体的参数，以调整激光输出波长。利用本发明专利技术的波长修正控制系统能够实现染料激光器波长在待测物质激发线位置的精确定位，定位精度高达0.1pm。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及环境监测中选择性吸收比较强、吸收线宽比较窄的大气痕量气体监测
具体涉及一种用于染料激光器的波长修正控制系统。
技术介绍
随着经济的高速发展，环境问题愈演愈烈，尤其是大气污染问题越来越受到人们的重视。大气中污染性气体的成分及浓度是治理大气污染首要关心的问题。而对于大气中活性比较强、浓度比较低的痕量气体监测目前还存在诸多问题。尤其在激光诱导荧光技术检测待测物浓度时，激光激发待测物使之产生荧光，通过检测荧光的强度来获得待测物浓度；此方法中最重要的是保证激光波长与待测物振转态吸收线产生共振吸收，并保持吸收系数在最大的位置，才能更准确的测得待测物浓度。一般比较好的染料激光器具有2pm/℃的温漂，当待测物吸收线宽比较窄时，为了保证监测结果的准确性，染料激光器波长的长期稳定是一个必须要解决的问题。而激光器波长本身的稳定性往往达不到监测所需要的稳定性。因此，如何提高染料激光器的波长的稳定性对于本领域技术人员来说是急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于染料激光器的波长修正控制系统，该控制系统能够提高染料激光器波长的稳定性，使染料激光器所发出的激光波长长期稳定，进而提高对大气中痕量气体浓度的监测精度。为实现上述目的，本专利技术提供了一种用于染料激光器的波长修正控制系统，包括：样品池，所述样品池包括设于所述样品池顶部的进气口，设于所述样品池底部的抽真空口，对称设于所述样品池两侧的入射窗和出射窗，垂直设于所述样品池另一侧面的信号采集口，所述抽真空口连接有真空泵，且所述抽真空口处设有压力计；染料激光器，用于发射激光，所述染料激光器的发射端连接有β相偏硼酸钡晶体，所述β相偏硼酸钡晶体与所述入射窗之间设有分束镜，所述分束镜用于将经过所述β相偏硼酸钡晶体的激光进行分束；信号探测单元，所述信号探测单元包括连接于所述信号采集口的荧光收集镜头，与所述荧光收集镜头相连接的光电倍增管，设于所述出射窗出射方向上的光电二极管；所述染料激光器发射的激光经所述β相偏硼酸钡晶体倍频后，经所述分束镜分束，分束后的激光通过所述入射窗进入所述样品池内，所述样品池内的物质经激光激发而发射荧光，所述光电倍增管通过所述信号采集口采集信号，所述光电二极管采集所述出射窗射出的信号；信号处理单元，所述信号处理单元包括信号采集卡、延时发生器和计算机；所述信号采集卡分别与所述光电倍增管和所述光电二极管相连接，用于接收所述光电倍增管和所述光电二极管采集的信号，所述延时发生器分别与所述染料激光器和所述信号采集卡相连接，用于触发所述染料激光器和所述光电二极管；所述计算机连接于所述信号采集卡与所述染料激光器之间，用于处理经过所述信号采集卡的信号。可选的，所述样品池还包括两两相互垂直且相交于一点的气流轴、激光轴和探测轴，所述气流轴为连接所述进气口和所述抽真空口的轴向通路，所述激光轴为连接所述入射窗和所述出射窗的轴向通路，所述探测轴为所述信号采集口延伸方向的轴向通路。可选的，所述光电倍增管的光电阴极设于所述荧光收集镜头的焦面处。可选的，所述入射窗与所述出射窗设有镀有增透膜的窗片，两所述窗片与所述入射窗和所述出射窗的对称轴呈布儒斯特角。可选的，所述光电倍增管用于采集所述样品池中的产生的荧光信号，所述光电二极管用于采集经过所述样品池后的激光能量信号。可选的，所述信号采集卡采用双通道高速采集卡，其中一个通道用于采集所述光电倍增管采集的信号，另一个通道用于采集所述光电二极管采集的信号。可选的，所述计算机利用梯形法则积分处理所述信号采集卡采集的信号。本专利技术的另一目的在于提供一种染料激光器的波长修正控制方法，利用所述的用于染料激光器的波长修正控制系统进行波长修正控制，控制方法包括：设定染料激光器发射的激光在大于样品物质吸收线4-8pm位置输出；调用波长扫描函数对输出激光的波长进行扫描；获取光电倍增管采集的荧光信号，获取光电二极管采集的激光能量信号；利用梯形法则积分处理所述荧光信号，获得归一化的荧光信号；比较所述归一化的荧光信号，获得荧光信号最强值I；再次扫描输出激光的波长，获取荧光信号强度；比较所述荧光信号强度和所述荧光信号最强值I，获得比较结果；当所述比较结果表示：所述荧光信号强度为0.95I时，所述再次扫描输出激光的激光输出位置为待测物激发线位置；判断所述荧光信号强度是否小于阈值0.9I，获得判断结果；当所述判断结果表示：所述荧光信号强度小于阈值0.9I，重新扫描输出激光的波长，获取待测物激发线位置。可选的，当所述判断结果表示：所述荧光信号强度大于阈值0.9I，重新判断所述荧光信号强度是否小于阈值0.9I，获得判断结果，直至所述荧光信号强度小于阈值0.9I。可选的，所述扫描输出激光的波长每特定时间进行一次。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供的用于染料激光器的波长修正控制系统，包括染料激光器、样品池、信号探测单元、信号处理单元。染料激光器经β相偏硼酸钡晶体(β-BaB2O4晶体，BBO晶体)倍频后再输出，经倍频后输出的激光经分束镜分束后通过入射窗进入样品池；信号探测单元中包含窄带滤波片的荧光收集镜头，滤除干扰，并将激光激发的荧光信号聚焦，通过光电倍增管采集该荧光信号，光电二极管监测激光能量信号。信号处理单元中信号采集卡接收光电倍增管和光电二极管采集的信号，并传送至计算机，计算机通过USB控制染料激光器的光栅和β相偏硼酸钡
晶体的参数，以调整激光输出波长。利用本专利技术提供的用于染料激光器的波长修正控制系统能够实现染料激光器波长在待测物质激发线位置的精确定位，定位精度高达0.1pm；本专利技术采用计算机全自动控制，无需人工操作，实现了波长修正的智能化；以待测物质本身的吸收线作为参考，针对性强，对于不同痕量物质的测量，只需调整样品池中样品即可，具有可移植的能力。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的用于染料激光器的波长修正控制系统结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的染料激光器的波长修正控制方法的流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种用于染料激光器的波长修正控制系统，包括：样品池1，样品池1包括设于样品池1顶部的进气口11，设于样品池1底部的抽真空口12，对称设于样品池1两侧的入射窗13和出射窗14，垂直设于样品池1另一侧面的信号采集口15，抽真空口12连接有真空泵(图中未示出)，且抽真空口12处设有压力计16。本实施方式中的样品池1为140*100*90mm的航空铝材料腔体，内外壳体全部需要进行阳极化发黑处理以便减少杂散光，提高荧光信号的检测精度和激光能量信号的检测精度。入射窗13和出射窗14的窗片采用镀有增透膜的石英窗片密封，两窗片本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于染料激光器的波长修正控制系统，其特征在于，包括：样品池，所述样品池包括设于所述样品池顶部的进气口，设于所述样品池底部的抽真空口，对称设于所述样品池两侧的入射窗和出射窗，垂直设于所述样品池另一侧面的信号采集口，所述抽真空口连接有真空泵，且所述抽真空口处设有压力计；染料激光器，用于发射激光，所述染料激光器的发射端连接有β相偏硼酸钡晶体，所述β相偏硼酸钡晶体与所述入射窗之间设有分束镜，所述分束镜用于将经过所述β相偏硼酸钡晶体的激光进行分束；信号探测单元，所述信号探测单元包括连接于所述信号采集口的荧光收集镜头，与所述荧光收集镜头相连接的光电倍增管，设于所述出射窗出射方向上的光电二极管；所述染料激光器发射的激光经所述β相偏硼酸钡晶体倍频后，经所述分束镜分束，分束后的激光通过所述入射窗进入所述样品池内，所述样品池内的物质经激光激发而发射荧光，所述光电倍增管通过所述信号采集口采集信号，所述光电二极管采集所述出射窗射出的信号；信号处理单元，所述信号处理单元包括信号采集卡、延时发生器和计算机；所述信号采集卡分别与所述光电倍增管和所述光电二极管相连接，用于接收所述光电倍增管和所述光电二极管采集的信号，所述延时发生器分别与所述染料激光器和所述信号采集卡相连接，用于触发所述染料激光器和所述光电二极管；所述计算机连接于所述信号采集卡与所述染料激光器之间，用于处理经过所述信号采集卡的信号。...

【技术特征摘要】
1.一种用于染料激光器的波长修正控制系统，其特征在于，包括：样品池，所述样品池包括设于所述样品池顶部的进气口，设于所述样品池底部的抽真空口，对称设于所述样品池两侧的入射窗和出射窗，垂直设于所述样品池另一侧面的信号采集口，所述抽真空口连接有真空泵，且所述抽真空口处设有压力计；染料激光器，用于发射激光，所述染料激光器的发射端连接有β相偏硼酸钡晶体，所述β相偏硼酸钡晶体与所述入射窗之间设有分束镜，所述分束镜用于将经过所述β相偏硼酸钡晶体的激光进行分束；信号探测单元，所述信号探测单元包括连接于所述信号采集口的荧光收集镜头，与所述荧光收集镜头相连接的光电倍增管，设于所述出射窗出射方向上的光电二极管；所述染料激光器发射的激光经所述β相偏硼酸钡晶体倍频后，经所述分束镜分束，分束后的激光通过所述入射窗进入所述样品池内，所述样品池内的物质经激光激发而发射荧光，所述光电倍增管通过所述信号采集口采集信号，所述光电二极管采集所述出射窗射出的信号；信号处理单元，所述信号处理单元包括信号采集卡、延时发生器和计算机；所述信号采集卡分别与所述光电倍增管和所述光电二极管相连接，用于接收所述光电倍增管和所述光电二极管采集的信号，所述延时发生器分别与所述染料激光器和所述信号采集卡相连接，用于触发所述染料激光器和所述光电二极管；所述计算机连接于所述信号采集卡与所述染料激光器之间，用于处理经过所述信号采集卡的信号。2.根据权利要求1所述的用于染料激光器的波长修正控制系统，其特征在于，所述样品池还包括两两相互垂直且相交于一点的气流轴、激光轴和探测轴，所述气流轴为连接所述进气口和所述抽真空口的轴向通路，所述激光轴为连接所述入射窗和所述出射窗的轴向通路，所述探测轴为所述信号采集口延伸方向的轴向通路。3.根据权利要求1所述的用于染料激光器的波长修正控制系统，其特征在于，所述光电倍增管的光电阴极设于所述荧光收集镜头的焦面处。4.根据权利要求1所述的用...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡仁志，杏兴彪，谢品华，陈浩，凌六一，刘建国，刘文清，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34