本发明专利技术公开了一种测量样本气体中预选气体的浓度的装置。该装置包括具有中心轴（７４）和壳体（８０Ａ、８０Ｂ）的赫里奥特型多程室（１０），壳体环绕轴并与轴间隔开以提供管状的样本腔（８４）。通过轴两端的孔（１５４、１５６）泵送样本气体穿过样本腔。第一反射镜（４４）与第二反射镜（４６）支撑在轴的两端。提供光源（如激光或ＬＥＤ）用于发射光束，光束经过第一反射镜中的入口孔（３０）射入到样本腔中，光束波长为预选气体的强吸收波长。光束在经过第二反射镜中的出口孔（４８）射出多光径室并与检测器（５２）碰撞之前，在反射镜之间反射若干次。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种检测环境中样本气体中的预选气体的装置。
技术介绍
通过传输气体以在世界上分配能源是一种常用的方法，所传输 气体通常为天然气，但在世界上的某些地方也传输人造煤气以用于 家庭和工厂。通常气体通过地下管线传输，这些地下管线具有分支 以延伸到家庭和其它建筑物中，用于为空间供暖和热水提供能源。 实际上，在世界的每一个大城市里都存在着成千上万英里长的气体 管线。气体之所以便于使用是因为其非常易燃，因而需要重点关注 气体的泄漏。由此原因，人们做出很大努力以提供用于检测微量气 体的装置，/人而可以确定泄漏的4立置以进4于维<奮。已知的 一 种可以成功地检测环境中微量气体的系统是运用吸 收光谱法进行检测的。在该技术中，使选定频率的光束穿过样本气6体，其中该选定频率的光束可以 一皮这种装置所能4全测的特定气体高 度吸收。该光束的吸收率将作为样本气体的浓度级别指标。世界上 天然气以及大部分用于房间供暖和热水的人造煤气的基本成分均 为甲烷。通过启动能够被曱烷高度吸收的某一频率的光束，并使光 束穿过该样本气体，就可以确定样本气体中的曱烷浓度级别。为了提高通过光谱吸收法检测低浓度级别的气体的灵敏度，必 须使光束穿过相对较长的样本气体通路。换而言之，当光束穿过样 本的长度增加时，装置检测气体的微量浓度级别的灵敏度会提高。显然，如果要使光束穿过一个非常长的含有样本气体的管道， 那么需要这种长管道的装置就会非常笨重，因而难以携带。为了解 决该问题，有人设计了这样的系统，其中光束在相对的反射镜之间 反复地反射，从而延长了光束在样本气体中曝露的长度，通过此方 法，可以大大减少该装置的尺寸。典型的吸收室为一个细长的圓筒，其中反射4竟安置在相对两端，光通过位于一个反射4竟中的孔引入。因为背景知识涉及到在具有对置的反射镜的检观'J室中使光线多次传播的光学装置的运用，故可参考论文《大孔径的长光程》(Long Optical Paths of Large APERTURE ), J. White J.著，(9pA 5bc. 第32巻，285-288页，1942年5月。关于此主题的背景知识的另一 实例请参考论文《^求面反射镜干涉计中的离轴光径》(Off-Axis Paths in Spherical Mirror Interferometers), Herriott等著，J/ / /zW Op"os第3巻和，523-526页。另外还可参考论文《重叠的光延迟 线》(Folded Optical Delay Lines )， Herriott等著,J/ /7/zW Qptos 第4巻，883-889页，1965年8月。因为Herriott在发展采用具有 对置的反射镜(光束在室中反复地反射)的室的吸收光谱法上的早 期工作，所以这种装置常常;R称为"赫里奥特室(Herriott cell)"。 此处本专利技术涉及到在用于检测所选气体(如甲烷)的赫里奥特型的 室的结构、操作以及应用中的改进和创新。特别地，此处本专利技术提供了使用比其它现有装置和系统更便携、更坚固以及更灵敏的装置 来用于检测和测量预选气体的浓度级别的方法和系统。关于本专利技术的基本主题的进一 步的背景知识，可以参考以下早期出;l反的美国专利和其它出X反物<table>table see original document page 8</column></row><table><formula>formula see original document page 9</formula>Birbeck和R. K. Hanson著，Jowrwflf/ o/ Mo/ecw/"r 5^e"mycop;v， 第 163巻，27-42页，1994年。"Absorption Measurements of Water Vapor Concentration, Temperature, and Line-shape Parameters Using a Tunable InGaAsP Diode Laser", M. P. Arroyo和R. K. Hanson著，J/ / /zW (9/ "C5S 第32巻，no 30, 1993年。"Infrared Diode Laser Determination of Trace Moisture in Gasses"， J. A. Mucha和L C. Barbalas著，Tram^Woms第25巻，no 3, 1986年。"Application of Tunable Diode Lasers in Control of High Pure Material Technologies", G. G. Devyatykhh、 V. A. Khorshevh、 G. A. Maksimovh、 A. I. NadezhdinskiiA和S. M. Shapinh著，"Laser Absorption IR Spectrometer for Molecular Analysis of High Purity Volatile Substances. Detection of Trace Water Concentrations in Oxygen Argon and Monogermane", G. G. Devyatykh、 G. A. Maksimov、 A. I. Nadezhdinskii 、 V. A. Khorshev和S. H. Shapin著，6TVE，第1724 巻，"TURNABLE Diode Laser Applications"。"Application of FM Spectroscopy in Atmospheric Trace Gas Monitoring: A Study of Some Factors Influencing the Instrument Design", P. Werle、 K. Josek和F. Slemr著，S尸7E,第1433巻， "Measurement Of Atmospheric Gases", 1991年。"Stable Isotope Analysis using Tunable Diode Laser Spectroscopy", Joseph F. Becker 、 Todd B. Sauke和MAX. Loewenstein, 第31巻，no 12， 1992年。"High Sensitivity Detection of Trace Gases using Sweep Integration and Tunable Diode Lasers", D. T. Cassidy和 J. Reid著, —第21巻，no 14， 1982年。"Atmospheric Pressure Monitoring of Trace Gases using Tunable Diode Lasers", D. T. Cassidy和 J. Reid著,v4/ / /zWOW",第21巻，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于测量样本气体中的预选气体的浓度的室，包括： 轴，具有前端和后端； 壳体，围绕所述轴并与所述轴的外表面隔开，提供环形吸收区域； 泵，用于使所述样本气体通过所述吸收区域； 第一环形反射镜，支撑在所述轴的第一端上， 在所述第一环形反射镜中具有入口孔； 第二环形反射镜，支撑在所述轴的第二端上，在所述第二环形反射镜中具有出口孔； 光源，支撑在所述第一反射镜的前方，当受到激励时，产生光束，所述光束穿过所述入口孔，进入所述环形吸收区域，以在所述反射 镜之间反复地反射，所述光束在多次反射后，通过所述出口孔射出； 第一光电检测器，用于指示进入所述入口孔的所述光束的强度； 第二光电检测器，支撑在所述第二反射镜的后方，与所述出口孔对准，以接受所述光束的碰撞；以及 连接到所述第 一和第二光电检测器的装置，通过所述装置测量所述光束的吸收，从而通过所述装置可以确定所述样本气体中的所述预选气体的浓度。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：法布里斯马塞尔S布奈，
申请(专利权)人：TDW特拉华有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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