柱面镜光学多通池的设计与在痕量气体探测中的应用

《柱面镜光学多通池的设计与在痕量气体探测中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得安徽大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：俘姥签字日其Jj：西，g年f月27日一学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解安徽大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘

2、，允许论文被查阅和借阅。本人授权安徽大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：7矛娩导师签名：签字日期：扫‘岁年s月印日签字日期：学位论文作者毕业去向：工作单位：通讯地址：电话：邮编：铭％k㈣s年s其巧B万方数据摘要摘要可调谐二极管激光吸收光谱技术(TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy)具有高灵敏度、高分辨率和快速响应等优点，在痕量气体探测方面有

3、着广泛的应用。TDLAS作为气体检测的先进手段，与长程光学多通池相结合将会进一步提高探测灵敏度。本论文针对现代气体测量仪器小型化和高精度的需求，设计了一种圆型柱面镜光学多通池，并与近红外二极管激光吸收光谱技术相结合，分别对甲烷和二氧化碳气体进行了痕量探测。论文主要工作包括：介绍了大气中痕量气体检测的意义，并对激光吸收光谱原理、不同的吸收线型和气体吸收线选择等基本知识进行了介绍。描述了传统多通池及其改进形式的原理和结构，在此基础上，详细说明了柱面镜光学多通池的原理和设计，所用柱面镜直径为50mm，焦距250mm，

4、镜面镀有保护金膜，其中一块镜片中心位置处有直径为4film的通光孔，通过调节前后两柱面镜的间距和相对旋转角度，在镜面上实现了不同的光斑分布，得到了不同的光程。该多通池具有结构紧凑，加工成本低，腔镜的有效利用面积高，与传统多通池相比，能够在相同的基长下得到更长的吸收光程，进而提高系统的检测极限。建立了一套基于柱面镜光学多通池的TDLAS系统，使用中心波长分别为1．65眦和1．57岬的DFB半导体激光器作为光源，采用直接吸收光谱方法对甲烷和二氧化碳气体进行了痕量探测，在气体吸收光程为13．8rll的情况下，CH4最

5、小可探测浓度达到了0．68ppm(10，3．3S平均时间)，C02最小可探测浓度达到了63．3ppm(10，5S平均时间1，并对实际大气中的甲烷和二氧化碳气体进行了探测。关键词：可调谐二极管激光吸收光谱；光学多通池；柱面镜；甲烷和二氧化碳痕量探测万方数据AbstractTunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy(TDLAS)hasbeenwidelyusedintracegasdetectionwiththemeritsofthehighsensitivity，highres

6、olutionandfastresponsetime．TDLASasadvancedgasdetectionmeans，hascombinedwithlongpathopticalmultipasscelltogetthehighersensitivitydetection．Aimingattherequirementoftheminiaturizationandhighprecisioningasmeasuringinstruments，amultipasscellbasedontwocylindricalm

7、irrorshasbeendesigned．CombinedwiththeTunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopysystem，thetracedetectionofmethaneandcarbondioxidehasbeenrealizedrespectively．Themaincontentscanbegeneralizedasfollows：Anintroductionofthesignificanceoftracegasesdetectedintheatmosphe

8、re．Theprincipleofthelaserabsorptionspectroscopy,differentspectrallinesandtheselectionofgasabsorptionlinearealsodescribed．Onthebasisofknowingtheprincipleandstructureofthetraditionalmultipasscell，