提供适用于确定样品容积（３０４）中的气体的氧浓度的氧浓度测量装置（１００）。使用光学装置以用于用第一ＵＶ辐射强度（３０１）照射含氧的样品容积（３０４），第一ＵＶ辐射强度的至少一个波长靠近氧的光谱吸收线。磁场发生器（１０３）适用于在样品容积（３０４）施加磁场（３０３）以及ＵＶ光检测器（１０２）适用于测量来自样品容积（３０４）的第二ＵＶ辐射强度（３０２）。基于所施加的磁场（３０３）和所测量的第二ＵＶ辐射强度（３０２）确定样品容积（３０４）中的氧浓度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开大体上涉及氧测量装置，并且特别地涉及检测气体样品容积内氧浓度的测量装置。
技术介绍
气体浓度测量可以用光吸收提供，吸收的光具有适当的波长或适当的波长范围。 氧气是在例如燃烧过程中存在的重要气体。在燃烧过程中的余氧检测例如产生用于排放监测的有价值信息。此外，在其他气体存在下氧浓度的测量在医学领域具有丰富的应用。在许多情况下在环境气体中存在的氧浓度可以是非常低的，使得需要灵敏的氧浓度测量装置。
技术实现思路
鉴于上文，提供适用于确定样品容积中的气体的氧浓度的氧浓度测量装置，该氧浓度测量装置包括适用于用第一 UV辐射强度照射含氧的样品容积的光学装置，该光学装置包括适用于发射该第一 UV辐射强度的UV光源，该UV辐射包括至少一个靠近氧的光谱吸收线的波长；适用于在该样品容积施加磁场的磁场发生器；适用于测量来自该样品容积的第二UV辐射强度的UV光检测器；以及适用于基于该施加的磁场和该测量的第二UV辐射强度确定该样品容积中的氧浓度的评估单元。根据另一个方面提供用于确定样品容积中的氧浓度的方法，该方法包括步骤从 UV光源朝该样品容积发射第一 UV辐射，该UV辐射包括至少一个靠近氧的光谱吸收线的波长，用该第一 UV辐射照射该含氧的样品容积，在该样品容积施加磁场，测量来自该样品容积的第二 UV辐射的强度，并且基于该施加的磁场和该测量的第二 UV辐射的强度确定该样品容积中的氧浓度。另外的示范性实施例依照从属权利要求、描述和附图。 附图说明向本领域内技术人员的完全和使能公开(包括其的最佳模式)在包括对附图的参考的本说明书的剩余部分中更具体地阐述，附图中图1图示用于说明基于磁场在具有要测量的氧的样品容积处的施加的氧浓度测量的原理的示意框图；图2是图示使用锁定检测技术的氧浓度测量装置的控制结构的框图；图3是图示根据典型实施例的氧浓度测量装置的光学设置(optical set-up)的详细框图；图4是图示根据另一个典型实施例的具有参考光检测器的氧浓度测量装置的设置的详细框图；图5是根据再另一个典型实施例的氧浓度测量装置的设置的框图；以及图6示出图示根据典型实施例的用于确定样品容积中的氧浓度的方法的流程图。 具体实施例方式现在将详细参考各种示范性实施例，其的一个或多个示例在图中图示。每个示例通过说明的方式提供并且不表示限制。例如，作为一个实施例的部分图示或描述的特征可以在其他实施例上结合其他实施例使用以产生再另外的实施例。意在本公开包括这样的修改和变型。下文将说明许多实施例。在该情况下，相同的结构特征由图中相同的标号指示。在图中示出的结构不忠实于比例地描绘，而相反仅用于对实施例的更好理解。图1是图示适用于测量样品容积304内的氧浓度的测量装置100的原理设置的框图。该样品容积304可以由光学UV传感器系统接触并且被包含在具有UV (紫外)光透射窗口的样品池(cell)201中。由紫外光源101发射的紫外光透射进入该样品池并且部分由包含在该样品容积304中的氧吸收。这里注意在样品容积304外和样品池201内可提供真空、氮气或不干扰氧浓度测量的另一个适当的介质。此外，可提供氧通过样品池201的流动，使得在该流动中氧浓度的连续测量是可能的。第一 UV辐射强度301选择成使得它的波长中的至少一个基本对应于要测量的氧的至少一个吸收线。如果该第一 UV辐射强度301的部分由包含在样品容积304中的氧吸收，发射第二 UV辐射强度302，其低于该第一 UV辐射强度301的量已经吸收在样品容积304 中。该第二 UV辐射强度302由UV光检测器102检测，其将检测到的辐射强度转换成测量信号307，其从氧浓度测量装置输出并且是包含在样品容积304内的气体中的氧浓度的测 Mo特别地，如果辐射(即第一 UV辐射强度301)的波长靠近要测量的气体(在该情况下氧)的吸收线，用于吸收入射辐射的吸收横截面可以是有效的。特别在UV光谱范围中的短波长，发生由氧的UV光吸收。氧吸收线的示例是在130. 2nm的OI线或在184. 9nm的吸收线。如果第一 UV辐射强度301的波长靠近该线，吸收横截面变高。术语“靠近”或“基本对应于”波长意思是由UV光源101发射的相应发射线和要测量的氧的至少一个吸收线在它们的相应波长中至少部分重叠。可发生这样的具有靠近彼此的波长的线的重叠，因为发射线和/或吸收线不代表单个波长，而展现围绕中心波长(例如130. 2nm或184. 9nm的波长)的波长分布。代替静止分布，波长还可随时间改变，例如由于磁场的影响。波长的时间变化(波动或受控变化)还可以认为导致上文意义中的波长分布。发射和/或吸收线的波长分布产生于线展宽，线展宽可由于自然的线展宽、多普勒展宽(原子和/或分子的温度移动)、斯塔克展宽(由于与相应原子和/或分子相互作用的电场)等中的至少一个造成的。从而，氧的辐射吸收不仅发生在130. 2nm或184. 9nm的单个波长，而分别在例如129nm至131nm或184nm至186nm的范围中的光谱区域中。氧的吸收线在不同光谱区域中出现。氧例如具有对应于汞灯的发射线的吸收线， 例如在184nm和/或187nm附近。从而，汞灯可提供作为UV光源101。此外，可以是可调谐的并且可调节成使得它的发射波长对应于氧的适当光谱吸收线的UV激光器适于氧浓度测量。一般其中可发生吸收的波长范围由吸收线的半宽描述。由包括UV光的第一辐射强度301对样品容积304的照射具有优点是限定辐射吸收量的吸收横截面在UV光谱区域中可以是非常高，例如比在可见光谱区域中高得多。下列方程(1)给出该关系的估计。PS,OT 104· Ps,VIS (1)如由上文的方程(1)指示的，氧浓度测量装置在UV光谱区域中的操作与可见光谱区域相比增加吸收的辐射强度并且从而检测系统的灵敏度增加高达四个数量级。可见光谱区域包括大约380nm和780nm之间的波长，而UV辐射包括低于380nm的波长。在电磁波谱的该部分(低于380nm)中，光子能量比可见光谱区域中高。这种UV光部分透射通过空气，而玻璃吸收在该波长光谱中的辐射。光学系统必须使用对可见和UV光是透明的石英玻璃窗口设计。低于200nm的波长，环境空气自身吸收入射UV辐射，因为水蒸气在这些短波长是非常能吸收的。为了检测在样品容积304中UV光谱范围中的辐射吸收，辐射可通过使用抽空光学通道透射到样品容积并且从样品容积检测。磁场303通过样品池201(在图1中示出)的下部或通过使用螺线管线圈(其中心是样品池201)施加在样品容积304。在该磁场303的影响下，氧吸收线可分成与在没有磁场303时获得的中心波长相比更短以及更长的波长的分量集合。该线分裂依据塞曼效应， 其本身对技术人员是已知的。磁场线可平行于第一 UV辐射强度301的传播方向，但没有在图1中示出。根据典型实施例，UV吸收线通过施加的磁场303的影响而分成两个单独的线。根据塞曼效应，这些线中的一个被右手偏振，而这两个线中的另一个被左手偏振。为了辨别这两个偏振线的强度，在离开路径中(即在样品容积304和UV光检测器102之间的辐射路径中)提供偏振分析器。UV光源101可发射偏振辐射或由UV光源发射的UV光可用偏振元件204偏振。当磁场303由磁场发生器103产生时，磁场本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种适用于确定含氧的样品容积（３０４）中的气体的氧浓度的氧浓度测量装置（１００），所述氧浓度测量装置（１００）包括：光学装置，其适用于用具有第一ＵＶ辐射强度的第一ＵＶ辐射（３０１）照射所述样品容积（３０４），所述光学装置包括适用于发射所述第一ＵＶ辐射（３０１）的ＵＶ光源（１０１），所述第一ＵＶ辐射包括至少一个靠近氧的光谱吸收线的波长；磁场发生器（１０３），其适用于在所述样品容积（３０４）施加磁场（３０３）；ＵＶ光检测器（１０２），其适用于测量来自所述样品容积（３０４）的第二ＵＶ辐射（３０２）的第二ＵＶ辐射强度；以及评估单元（１０８），其适用于基于所施加的磁场（３０３）和所测量的第二ＵＶ辐射强度（３０２）确定所述样品容积（３０４）中的氧浓度。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：J·卡普勒，
申请(专利权)人：ABB研究有限公司，
类型：发明
国别省市：CH
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。