【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光光谱分析检测的，具体涉及一种增强型空芯光波导的气体浓度与同位素测量装置及方法。
技术介绍
1、空芯光波导是一种可以传输激光与气体的新型小型化气体池，实现气体高灵敏度测量功能。相比传统同位素测量技术，基于空芯光波导的气体浓度与同位素比率测量技术具有以下优势：1、单一激光器可同时测量多种气体浓度与同位素，系统结构简单，操作便捷。2、可以对气体样本直接测量，无需预处理，系统响应速度快，可实时在线测量。3、所需的样本体积很小，只需要几毫升。
2、但是，常见的基于空芯光波导的气体浓度与同位素测量系统，通常气体与激光相互作用的光程基本与空芯光波导的物理长度一致，其测量精度有限。使用更长的空芯光波导可以增加系统测量精度，但由于空芯光波导制作工艺的限制，其长度有限，价格昂贵。在高精度气体浓度与同位素比率测量应用中，传统的技术方案难以满足测量的精密度需求。因此亟需研究提高气体浓度与同位素比率测量的灵敏度的装置和方法。
技术实现思路
1、为了提高现有技术中空芯光波导气体浓度与同位素比率测量系统的测量灵敏度，本专利技术提供一种增强型空芯光波导的气体浓度与同位素测量装置及方法，通过在传统测量系统的空芯光波导两端引入两片高反射镜，增加吸收光程，从而提高了系统的测量灵敏度。
2、为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种增强型空芯光波导的气体浓度与同位素测量装置，包括激光源、第一高反射镜、第一气室模块、压力控制器、空芯光波导、第二气室模块、真空
4、进一步地，所述激光源为量子级联激光器，用于发射目标气体吸收波长的激光。
5、进一步地，所述第一高反射镜、第二高反射镜的反射率≥90%。
6、本专利技术还提供一种增强型空芯光波导的气体浓度与同位素测量方法，包括：
7、所述激光源发射的激光透过第一高反射镜后，再透过第一气室模块的红外窗片，进入空芯光波导的内部，以使所述激光与待测气体相互作用后，经第二气室模块的红外窗片，到达第二高反射镜，一部分激光透过第二高反射镜到达探测器，一部分激光在所述第一高反射镜、空芯光波导与第二高反射镜之间来回反射；
8、所述探测器探采集经待测气体吸收后的激光光强信号，由所述计算机处理为待测气体的红外光谱信号，将红外光谱信号与标准谱库的数据进行对比分析，由朗伯-比尔定律得到待测气体的浓度；待测气体的浓度是其包含的多种稳定同位素分子浓度的总和；
9、通过测量待测气体包含的各稳定同位素分子的浓度，根据公式计算同位素的比率r，其中表示重同位素浓度，表示轻同位素浓度。
10、有益效果：
11、由于空芯光波导的光程基本与其物理长度一致，在高精度气体浓度与同位素比率测量应用中，传统的技术方案难以满足测量的灵敏度需求，本专利技术通过在传统测量系统的空芯光波导两端引入两片高反射镜，构成增强型空芯光波导系统，激光入射耦合到空芯光波导中，在两个高反射镜片间多次反射，增加激光与待测气体的相互作用长度，获得更强的吸收信号，提高气体浓度与同位素比率测量的灵敏度。增强型空芯光波导系统既增加了气体吸收光程，又具有空芯光波导的小体积、快速响应的优点。
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1.一种增强型空芯光波导的气体浓度与同位素测量装置，其特征在于，包括激光源、第一高反射镜、第一气室模块、压力控制器、空芯光波导、第二气室模块、真空泵、第二高反射镜、探测器和计算机；所述激光源发射的激光通过第一高反射镜、第一气室模块射入所述空芯光波导中；从所述空芯光波导射出的激光依次经过第二气室模块、第二高反射镜进入检测单元；所述第一高反射镜、第二高反射镜、第一气室模块、第二气室模块和空芯光波导构成增强型空芯光波导组件；第一气室模块、第二气室模块均由红外窗片、气管接口和空芯光波导接口组成；空芯光波导的内部填充低压条件下的待测气体；所述压力控制器与第一气室模块的气管接口相连接，用于控制空芯光波导内的压力；所述真空泵与第二气室模块的气管接口相连接，用于在空芯光波导内形成低压条件，使得待测气体的同位素分子的吸收峰相互分离，减少谱峰重叠；所述探测器用于检测通过所述空芯光波导的待测气体且经所述第二高反射镜射出的激光；所述计算机用于得到所述待检测气体的激光吸收光谱信号。
2.根据权利要求1所述的一种增强型空芯光波导的气体浓度与同位素测量装置，其特征在于，所述激光源为量子级联激光器，
3.根据权利要求1所述的一种增强型空芯光波导的气体浓度与同位素测量装置，其特征在于，所述第一高反射镜、第二高反射镜的反射率≥90%。
4.根据权利要求1-3之一所述的一种增强型空芯光波导的气体浓度与同位素测量装置的测量方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种增强型空芯光波导的气体浓度与同位素测量装置，其特征在于，包括激光源、第一高反射镜、第一气室模块、压力控制器、空芯光波导、第二气室模块、真空泵、第二高反射镜、探测器和计算机；所述激光源发射的激光通过第一高反射镜、第一气室模块射入所述空芯光波导中；从所述空芯光波导射出的激光依次经过第二气室模块、第二高反射镜进入检测单元；所述第一高反射镜、第二高反射镜、第一气室模块、第二气室模块和空芯光波导构成增强型空芯光波导组件；第一气室模块、第二气室模块均由红外窗片、气管接口和空芯光波导接口组成；空芯光波导的内部填充低压条件下的待测气体；所述压力控制器与第一气室模块的气管接口相连接，用于控制空芯光波导内的压力；所述真空泵与第二气室模块的气管接口相连接...
【专利技术属性】
技术研发人员：张志荣，黄文彪，夏滑，庞涛，孙鹏帅，杨曦，吴边，
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：
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