【技术实现步骤摘要】
光纤微气腔光声池及制备方法和溶解气体检测方法
本专利技术涉及痕量气体检测
，具体涉及一种光纤微气腔光声池及制备方法和溶解气体检测方法。
技术介绍
痕量气体检测在工业生产、能源开发、生态环境等方面发挥着重要作用。光声光谱技术结合吸收光谱技术与声测量技术，在气体检测方面具有选择性好、灵敏度高、动态范围大、系统结构紧凑等优点，受到研究领域的广泛关注。光声池作为光声气体检测系统的核心器件，是待测气体吸收激光产生光声信号的场所，关系到系统气体检测的精度与响应速度。对于溶解气体检测，由于液体在近红外波段的吸收强，入射到液体中的激光会迅速衰减，极大降低气体检测精度。因此，目前主要采取顶空提取与聚合物膜渗透法对溶解气体进行液气分离。顶空提取方法需要使用载气辅助将待测气体导入光声池中，增加系统的复杂度与体积的同时，将气体传输至光声池的过程会消耗部分时间，降低系统检测速度；聚合物渗透膜虽使用方便、结构紧凑，但自身存在一定厚度，增加溶解气体扩散进入光声池的时间。此外，渗透膜性能易受温度、压强、生物附着物等因素影响，需要定期更换，增加使用成本...
【技术保护点】
1.一种光纤微气腔光声池，其特征在于，所述光声池包括传输光纤、石英毛细管和微气腔，所述传输光纤与石英毛细管熔接形成光纤-毛细管微结构，所述光纤-毛细管微结构的端面镀有光吸收材料，所述传输光纤与石英毛细管浸入液体中，所述微气腔位于石英毛细管内，所述微气腔构成法布里-珀罗腔；所述传输光纤的端面与液体的界面以及所述微气腔与液体的界面分别为法布里-珀罗腔的两个反射面；/n所述微气腔在浓度梯度作用下分离液体中的溶解气体，起到渗透膜的作用；同时为气体吸收泵浦光产生光声信号提供场所；所述微气腔构成的法布里-珀罗腔，通过光学干涉方法检测微气腔的气-液界面形变，拾取光声信号。/n
【技术特征摘要】
1.一种光纤微气腔光声池，其特征在于，所述光声池包括传输光纤、石英毛细管和微气腔，所述传输光纤与石英毛细管熔接形成光纤-毛细管微结构，所述光纤-毛细管微结构的端面镀有光吸收材料，所述传输光纤与石英毛细管浸入液体中，所述微气腔位于石英毛细管内，所述微气腔构成法布里-珀罗腔；所述传输光纤的端面与液体的界面以及所述微气腔与液体的界面分别为法布里-珀罗腔的两个反射面；
所述微气腔在浓度梯度作用下分离液体中的溶解气体，起到渗透膜的作用；同时为气体吸收泵浦光产生光声信号提供场所；所述微气腔构成的法布里-珀罗腔，通过光学干涉方法检测微气腔的气-液界面形变，拾取光声信号。
2.根据权利要求1所述的光纤微气腔光声池，其特征在于，所述传输光纤与石英毛细管以激光加热方式熔接形成光纤-毛细管微结构，其中，加热光的光源为连续或脉冲调制光，波长范围包括可见到红外光波段；所述微气腔通过加热汽化液体形成。
3.根据权利要求1所述的光纤微气腔光声池，其特征在于，所述传输光纤为单模光纤或多模光纤；所述石英毛细管的外径50-250μm，孔径为5-100μm，长度为10-200μm。
4.根据权利要求1所述的光纤微气腔光声池，其特征在于，所述光吸收材料为石墨烯、碳纳米管、金薄膜、银薄膜和纳米颗粒中一种，所述光吸收材料根据材料特性不同通过蒸镀、溅射或者端面涂覆方法与传输光纤的端面结合。
5.根据权利要求1所述的光纤微气腔光声池，其特征在于，所述液体采用水溶液，油或者生物组织液。
6.根据权利要求1所述的光纤微气腔光声池，其特征在于，所述微气腔的长度范围为10-200μm，通过控制石英毛细管的长度与加热光光源的功率、时间进行调节。
7.一种光纤微气腔光声池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
通过光纤切割刀在传输光纤一端制作光滑平整的端面；
通过光纤熔接机，在传输光纤的端面熔接一段石英毛细管；在显微镜观察下，通过高精度位移平台调节切割刀与熔接点位置，控制单模光纤侧切割后石英毛细管的长度，形成光纤-毛细管微结构；
在上述光纤-毛细管微结构端面上镀一层光吸收材料，然后将镀有金膜的光纤-毛细管微结构浸入液体中；
石英毛细管内空气被液体包围形成初始微气腔，加热光经可调谐光衰减器后，经...
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