Patent RU-85237-U1 (RU)
Title: Устройство для определения относительной концентрации молекул орто- и параводы
IPC: G01N21/63
Filed: 2008-11-20
Granted: 2009-07-27
Abstract: Технический результат достигается тем, что предложено устройство для определения относительной концентрации молекул орто- и параводы. 
     1. Устройство для определения относительной концентрации молекул орто- и параводы, включающее систему ввода основных параметров, систему выбора  параметров, перестраиваемый диодный лазер, систему управления, систему термостабилизации, систему накачки и управления спектральными и мощностными параметрами излучения перестраиваемого диодного лазера, систему формирования пространственных характеристик лазерного пучка, объект спектрального анализа, содержащий пары орто- и параводы, находящийся в открытой атмосфере или в герметичном объеме, снабженном устройствами ввода и вывода излучения и напуска анализируемой среды, систему детектирования лазерного излучения, систему предварительного усиления регистрируемого радиочастотного сигнала, систему оцифровки, считывания, накопления и сохранения регистрируемого сигнала, систему обработки лазерных спектров пропускания, систему расчета относительного содержания молекул орто- и параводы в анализируемой среде, систему вывода результирующих данных, при этом система ввода основных параметров сопряжена с системой управления, которая выполнена с возможностью передачи информации на систему термостабилизации, на систему накачки и управления спектральными и мощностными параметрами излучения перестраиваемого диодного лазера, которая сопряжена с перестраиваемым диодным лазером, а также на систему оцифровки, считывания, накопления и сохранения регистрируемого сигнала и систему обработки лазерных спектров пропускания, система выбора параметров сопряжена с системой управления, перестраиваемый диодный лазер, в свою очередь, сопряжен с системой термостабилизации и с системой формирования пространственных характеристик лазерного пучка, с которым последовательно соединены объект спектрального анализа, система детектирования лазерного излучения, система предварительного усиления регистрируемого радиочастотного сигнала, система оцифровки, считывания, накопления и сохранения регистрируемого сигнала, система обработки лазерных спектров пропускания, система расчета относительного содержания молекул орто- и параводы в анализируемой среде, система вывода результирующих данных, при этом система расчета относительного содержания молекул орто- и параводы в анализируемой среде выполнена с возможностью передачи информации на систему термостабилизации, на систему накачки и управления спектральными и мощностными параметрами излучения перестраиваемого диодного лазера, на систему оцифровки, считывания, накопления и сохранения регистрируемого сигнала, на систему обработки лазерных спектров пропускания, выполненную для определения относительной концентрации молекул орто- и параводы с использованием перекрывающихся полос поглощения молекул орто- и параводы, с возможностью выбора пары близко расположенных линий поглощения, одна из которых принадлежит молекуле ортоводы, а вторая - молекуле параводы, с возможностью определения, путем сравнения величины резонансного поглощения в двух линиях, относительного содержания молекул орто- и параводы в исследуемом объекте спектрального анализа, с возможностью использования спектрального диапазона, в котором расположена одна из полос поглощения водяных паров, являющаяся обертоном или составным колебанием основных полос поглощения H 2 O, с возможностью уменьшения температурной зависимости результатов измерения относительного содержания молекул орто- и параводы за счет выбора их линии поглощения с близкими нижними энергетическими уровнями, с возможностью повышения точности измерений за счет сужения динамического диапазона измерений с использованием линии поглощения молекул орто- и параводы с близкой интенсивностью, с использованием регистрируемых спектров пропускания исследуемой среды для расчета спектра коэффициента поглощения в линиях, с возможностью учета интенсивности лазерного излучения вне аналитических линий поглощения, с возможностью определения по интенсивности поглощения, с использованием данных о ширине, форме линий поглощения, длине оптического пути и температуре среды, концентрации исследуемых молекул, а также их относительного содержания, с возможностью увеличения чувствительности способа определения относительной концентрации молекул орто- и параводы регистрацией и использованием первой и/или второй производных спектров пропускания молекул орто- и пара-воды, с использованием дифференциального усиления детектируемого с помощью фотодетектора радиочастотного сигнала или дополнительного фильтра высоких частот, настроенного на требуемый радиочастотный диапазон, позволяющих получить на выходе предварительного усиления регистрируемого радиочастотного сигнала аналоговый сигнал, соответствующий первой или второй производным спектра пропускания, а также с возможностью использования для анализа относительного содержания молекул орто- и параводы в парах воды линий поглощения, принадлежащих составной колебательно-вращательной полосе ν 1 +ν 3 , и расположенных вблизи 1.359 мкм, с возможностью использования для анализа молекул пара-воды линии поглощения этого изомера с частотой 7354.599 см -1 , а для анализа молекул орто-воды - линии поглощения на частоте 7355.557 см -1  с возможностью регистрации спектра пропускания молекул орто- и параводы с использованием перестраиваемого диодного лазера на основе соединения GaInAsP, работающего в указанном спектральном диапазоне с оптической частотой лазера сканируемой в аналитическом спектральном диапазоне, составляющем ~3 см -1 , за счет накачки лазера периодически повторяющимися импульсами тока амплитудой ~100 мА, длительностью ~3 мс и частотой повторения ~120 Гц., с пропусканием лазерного излучения через оптическую кювету, содержащую пары воды, длинной 20 см и диаметром 4 см, с возможностью детектирования прошедшего через анализируемую среду лазерного излучения с использованием фотодиода на основе соединения InGaAs, с возможностью регистрирации лазерного спектра пропускания среды, содержащий исследуемые линии поглощения молекул орто- и параводы.