CN112033906A - 左右光电倍增管的球形化学反应室 - Google Patents

左右光电倍增管的球形化学反应室 Download PDF

Info

Publication number
CN112033906A
CN112033906A CN202010971184.1A CN202010971184A CN112033906A CN 112033906 A CN112033906 A CN 112033906A CN 202010971184 A CN202010971184 A CN 202010971184A CN 112033906 A CN112033906 A CN 112033906A
Authority
CN
China
Prior art keywords
spherical
photomultiplier
hemispherical shell
reaction chamber
chemical reaction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010971184.1A
Other languages
English (en)
Inventor
曲宏
孙国利
郭晓亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanxi Xin Huaxiang Technology Development Co ltd
Original Assignee
Shanxi Xin Huaxiang Technology Development Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanxi Xin Huaxiang Technology Development Co ltd filed Critical Shanxi Xin Huaxiang Technology Development Co ltd
Priority to CN202010971184.1A priority Critical patent/CN112033906A/zh
Publication of CN112033906A publication Critical patent/CN112033906A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G01N21/0332—Cuvette constructions with temperature control
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G01N21/0303—Optical path conditioning in cuvettes, e.g. windows; adapted optical elements or systems; path modifying or adjustment
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • G01N21/643—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes" non-biological material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
    • G01N21/76—Chemiluminescence; Bioluminescence
    • G01N21/766—Chemiluminescence; Bioluminescence of gases
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G01N2021/0325—Cells for testing reactions, e.g. containing reagents

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

本发明属于化学发光法测量环境臭氧浓度领域，具体涉及左右光电倍增管的球形化学发光反应室。左右光电倍增管的球形化学发光反应室，其特征是，在左右半球壳的底部，截取半径是R/2球冠，球冠对应的圆心角是60度；在左右半球壳裁切球冠后的位置，设置密封垫和石英玻璃透镜，在左半球壳石英玻璃透镜外部，设置左侧光电倍增管，在右半球壳石英玻璃透镜外部，设置右侧光电倍增管；本发明的有益之处是，双光电倍增管，同时获得两组浓度信号，经过MCU最小系统冗余计算光电倍增管1和光电倍增管2的光强信号，得到可以佐证臭氧的浓度，减少偶然测量误差。

Description

左右光电倍增管的球形化学反应室
技术领域
本发明属于化学法测量环境臭氧浓度领域，具体涉及左右光电倍增管的球形化学反应室。
背景技术
化学法测量痕量臭氧的原理：在反应球室内相向通入NO与O3气体，O3与NO反应生成激发态的NO2*分子，而NO2*分子不能稳定存在，它会迅速衰减为基态的NO2，时间小于1纳秒，辐射出中心波长为1200nm的荧光，其光谱范围为600—3000nm。当NO过量的情况下，可以近似认为O3完全耗尽反应，所测得荧光信号近似与O3的浓度成正比，从而可以准确的测量环境中的痕量臭氧。研究化学法测量痕量级臭氧，化学反应室是测量臭氧的关键设备。选择球形化学反应室，O3与NO气体复合在球心，发光点也在球心，在球冠处设置光电管，测量O3的浓度。这种测量，存在一个问题，数据如何验证。冗余法测量O3的浓度的思路：球心的发光，向四周均匀发射，如果从相反的两个方向，两条光路，左右光电倍增管，分别测量光强信号，则两信号可以互相佐证，得到确切的测量结果；冗余法测量O3的浓度，得到确切的测量结果。还有，球形化学反应室反射光干扰问题，为了消除反射光，双光路球形化学反应室球半径增加、内部熏黑处理，防止反射光干扰。同样，双光路球形化学反应室需要控温，外部电源、温控器与加热棒和测温探头构成球体内部的控温系统，保证球体内部在最佳发光温度区间。
发明内容
本发明的目的是提供一种双光路发光法测量痕量臭氧气体的仪器。
本发明的技术方案：左右光电倍增管的球形化学反应室，包括左半球壳、球壳外六个法兰耳、臭氧输入管道、测温探头、排气管道、NO输入管道、加热棒、密封垫、平石英玻璃透镜、右半球壳、左侧遮光密室、右侧遮光密室、光电倍增管1和光电倍增管2，其特征是，该球形化学反应室整体是半径为R的球形内腔，R=61.8毫米；球形内腔腔体内部熏黑；该球形内腔被过球心的竖直平面切开，分为左右半球壳；在左右半球壳的底部，截取半径是R/2球冠，球冠对应的圆心角是60度；在左右半球壳裁切球冠后的位置，设置密封垫和平石英玻璃透镜，在左半球壳平石英玻璃透镜外部，设置左侧遮光密室，在右半球壳平石英玻璃透镜外部，设置右侧遮光密室；在左侧遮光密室内设置光电倍增管1，在右侧遮光密室内设置光电倍增管2；从左半球壳球沿水平线的一侧，沿顺时针方向，设置系列可密闭洞口，依次设置臭氧输入管道、测温探头、排气管道、NO输入管道和加热棒通，其中臭氧输入管道与NO输入管道在一条过球心的直径上；在左、右半球壳交界面球沿的外部，按60度圆心角间隔，设置六个法兰耳，在法兰耳中心设置螺纹通孔螺栓；在左、右半球壳交界面加密封垫，左、右半球壳通过外部球沿的法兰耳、螺纹通孔螺栓机械连接合拢，形成内部气密性遮光球形化学反应室；外部电源、温控器与加热棒和测温探头构成球体内部的控温系统，保持球形化学反应室内部在最佳发光温度区间；左右半球壳交界平面的臭氧输入管道、NO输入管道的出口，围绕球壳的球心相向设置，两种气体中心交汇点在球壳的球心，气体交汇点就是发光点；排气管道与臭氧输入管道、NO输入管道在左右半球壳交界平面上，球形化学反应室内部两种气体交汇混合激发发光的全过程在左右半球壳的交汇平面，即发光平面在左右半球壳的交汇平面；球形化学反应室的球心发光点、发光平面向左，穿过平石英玻璃透镜，光学连接左侧遮光密室内的光电倍增管1；球形化学反应室的球心发光点、发光平面向右，穿过平石英玻璃透镜，光学连接右侧遮光密室内的光电倍增管2。
本发明左右光电倍增管的球形化学反应室的工作原理简述：查阅手册获得，NO2*分子荧光的在适合的温度50摄氏度下，光衰减距离是100毫米。为了减少荧光反射造成的干扰，球形反应室的半径R，必须是2R>100。选择R=61.8毫米，保证反射光不会到达平石英玻璃透镜。为了防止其他部位荧光反射造成的干扰，球形内腔腔体内部熏黑处理。球形反应室内部，臭氧输入管道细，NO输入管道粗，沿半径对向设置，两种气体交汇点在球心附近，NO包裹O3气体； NO与O3反应生成激发态的NO2*分子，而NO2*分子不能稳定存在，它会迅速衰减为基态的NO2，时间小于1纳秒，并辐射出中心波长为1200nm的荧光，其光谱范围为600—3000nm；气体交汇，即发光，发光点在球心附近；选用平石英玻璃透镜，可以通过600—3000nm的全部荧光。排气管道与臭氧输入管道、NO输入管道连线垂直，排气管道指向球心，两种气体交汇后由排气管道排出，气体发光平面在左、右半球的交界面上；通过调整臭氧输入管道和NO输入管道的管径、管与管之间的距离，以及流量，保证O3气体的全部发光反应；球心发光点、发光平面向左，穿过平石英玻璃透镜，光学连接左侧遮光密室内的光电倍增管1；球心发光点、发光平面向右，穿过平石英玻璃透镜，光学连接右侧遮光密室内的光电倍增管2。光电倍增管，把光强转换成电压信号，光电倍增管1和光电倍增管2电连接线性放大器，线性放大器电连接模数转换模块，模数转换模块电连接MCU最小系统，MCU最小系统冗余计算光电倍增管1和光电倍增管2的光强信号，在显示屏显示臭氧的浓度。进一步，调换臭氧与NO的输入方向，即在臭氧输入管道输入NO，在NO输入管道输入标志臭氧，该双光路可拆卸球形化学反应室可以冗余测量痕量NO浓度，在显示屏显示NO的浓度。
本发明的有益之处是，选择球形化学反应室的半径R是61.8毫米，球形化学反应室球形内腔腔体内部熏黑，减少内部反射光干扰；双光路双光电倍增管，同时获得两组浓度信号，经过MCU最小系统冗余计算光电倍增管1和光电倍增管2的光强信号，得到可以佐证臭氧的浓度，减少偶然测量误差。左右半球设置，方便定期检查维修腔体，擦洗平石英玻璃透镜。
附图说明
图1左右光电倍增管的球形化学反应室的整体结构示意图。
图2左右光电倍增管的球形化学反应室的左半球结构示意图。
图3左右光电倍增管的球形化学反应室的右半球结构示意图。
图中1、左半球壳，2、六法兰耳，2.1、螺栓，2.2、螺纹通孔，3、臭氧输入管道，4、测温探头，5、排气管道，6、NO输入管道，7、加热棒，8、密封垫，9、平石英玻璃透镜2个，10、右半球壳，11、左侧遮光密室，12、右侧遮光密室，13、光电倍增管1，14、光电倍增管2。
具体实施方式
以XHX-- O3一种痕量臭氧的发光测量装置为实施例，结合说明书附图说明如下：XHX-- O3一种痕量化学冗余测量装置的发光室采用双光路可拆卸球形化学反应室，设计思路如下，由化学衰减距离，定球体内腔半径，球体积，气量，管径1比，流速和流量。查验化学手册，荧光衰减距离是100毫米；腔内反射光程2R>100毫米，故选用球体内腔半径R等于61.8毫米。在左右半球底部，截取球心角60度对应的球冠；在截取球冠位置，安装密封垫、平石英玻璃透镜。计算，球体内腔的体积是968毫升。臭氧输入管道的直径在0.20毫米--1.2毫米，选取0.5毫米，距离球心5毫米；NO输入管道的管径在3毫米--12毫米，选取5毫米，距离球心0.5毫米。在适合的温度50摄氏度下，球形反应室内部，臭氧输入管道细Ø=0.5毫米，出口端距离球心5毫米；NO输入管道粗Ø=5毫米，距离。出口端距离球心0.5毫米。沿半径对向设置，两种气体交汇点在球心附近，NO包裹O3气体； NO与O3反应生成激发态的NO2*分子，而NO2*分子不能稳定存在，它会迅速衰减为基态的NO2，时间小于1纳秒，并辐射出中心波长为1200nm的荧光，其光谱范围为600—3000nm，发光点在球心附近；排气管道与臭氧输入管道、NO输入管道连线垂直，排气管道指向球心，两种气体交汇后由排气管道排出；因此气体发光带在左、右半球的交界面上；通过调整臭氧输入管道和NO输入管道之间的距离，以及调节流量，保证O3气体射入的NO气体的中心，O3气体全部发光反应。球心发光点、发光平面向左，穿过平石英玻璃透镜，光学连接左侧遮光密室内的光电倍增管1；球心发光点、发光平面向右，穿过平石英玻璃透镜，光学连接右侧遮光密室内的光电倍增管2。光电倍增管，把光强转换成电压信号，光电倍增管1和光电倍增管2电连接线性放大器，线性放大器电连接模数转换模块，模数转换模块电连接MCU最小系统，MCU最小系统冗余计算光电倍增管1和光电倍增管2的光强信号，在显示屏显示臭氧的浓度。进一步，调换臭氧与NO的输入方向，即在臭氧输入管道输入NO，在NO输入管道输入标志臭氧，该双光路可拆卸球形化学反应室可以冗余测量痕量NO浓度，在显示屏显示NO的浓度。实验测试，O3气体的检出浓度为0.1ppb。
本发明的有益之处是，选择球形化学反应室的半径R是61.8毫米，防止反射光干扰；球形化学反应室球形内腔腔体内部熏黑，减少了其他方向反射光干扰；双光路双光电倍增管，同时获得两组浓度信号，经过MCU最小系统冗余计算光电倍增管1和光电倍增管2的光强信号，得到可以佐证臭氧的浓度，减少偶然测量误差。左右半球设置，方便定期检查维修腔体，擦洗平石英玻璃透镜。

Claims (1)

1.左右光电倍增管的球形化学反应室，包括左半球壳、球壳外六个法兰耳、臭氧输入管道、测温探头、排气管道、NO输入管道、加热棒、密封垫、平石英玻璃透镜、右半球壳、左侧遮光密室、右侧遮光密室、光电倍增管1和光电倍增管2，其特征是，该球形化学反应室整体是半径为R的球形内腔，R=61.8毫米；球形内腔腔体内部熏黑；该球形内腔被过球心的竖直平面切开，分为左右半球壳；在左右半球壳的底部，截取半径是R/2球冠，球冠对应的圆心角是60度；在左右半球壳裁切球冠后的位置，设置密封垫和平石英玻璃透镜，在左半球壳平石英玻璃透镜外部，设置左侧遮光密室，在右半球壳平石英玻璃透镜外部，设置右侧遮光密室；在左侧遮光密室内设置光电倍增管1，在右侧遮光密室内设置光电倍增管2；从左半球壳球沿水平线的一侧，沿顺时针方向，设置系列可密闭洞口，依次设置臭氧输入管道、测温探头、排气管道、NO输入管道和加热棒通，其中臭氧输入管道与NO输入管道在一条过球心的直径上；在左、右半球壳交界面球沿的外部，按60度圆心角间隔，设置六个法兰耳，在法兰耳中心设置螺纹通孔螺栓；在左、右半球壳交界面加密封垫，左、右半球壳通过外部球沿的法兰耳、螺纹通孔螺栓机械连接合拢，形成内部气密性遮光球形化学反应室；外部电源、温控器与加热棒和测温探头构成球体内部的控温系统，保持球形化学反应室内部在最佳发光温度区间；左右半球壳交界平面的臭氧输入管道、NO输入管道的出口，围绕球壳的球心相向设置，两种气体中心交汇点在球壳的球心，气体交汇点就是发光点；排气管道与臭氧输入管道、NO输入管道在左右半球壳交界平面上，球形化学反应室内部两种气体交汇混合激发发光的全过程在左右半球壳的交汇平面，即发光平面在左右半球壳的交汇平面；球形化学反应室的球心发光点、发光平面向左，穿过平石英玻璃透镜，光学连接左侧遮光密室内的光电倍增管1；球形化学反应室的球心发光点、发光平面向右，穿过平石英玻璃透镜，光学连接右侧遮光密室内的光电倍增管2。
CN202010971184.1A 2020-09-16 2020-09-16 左右光电倍增管的球形化学反应室 Pending CN112033906A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010971184.1A CN112033906A (zh) 2020-09-16 2020-09-16 左右光电倍增管的球形化学反应室

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010971184.1A CN112033906A (zh) 2020-09-16 2020-09-16 左右光电倍增管的球形化学反应室

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112033906A true CN112033906A (zh) 2020-12-04

Family

ID=73589454

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010971184.1A Pending CN112033906A (zh) 2020-09-16 2020-09-16 左右光电倍增管的球形化学反应室

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112033906A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106153573B (zh) 一种用于吸收系数标定的高温高压光学腔及其使用方法
CN1959366A (zh) 采用窄光束标准光源的led光通量测试装置及测试方法
CN108106998B (zh) 大气污染物检测装置及检测方法
CN109655423A (zh) 一种气体浓度分析装置及其测量设备与分析方法
CN109444074B (zh) 具有自校准功能的激光光谱吸收探头装置及其测量方法
CN109507140B (zh) 一种高精度红外气体传感器及气体分析方法
CN108225852A (zh) 一种大气过氧自由基进样装置及具有该装置的测量仪
CN107148566A (zh) 具有用于发射窄带宽的光的led发射体的光学气体传感器
CN103884671A (zh) 一种不分光红外(ndir)co2气体传感器
CN115096840A (zh) 一种自动校零的多气体传感器及自动校零方法
CN212646449U (zh) 一种双光路可拆卸球形化学发光反应室
CN112033906A (zh) 左右光电倍增管的球形化学反应室
CN206479449U (zh) 光学气体吸收池及光学气体传感器
CN212514279U (zh) 一种双光电倍增管冗余法臭氧浓度测量装置
CN106770026A (zh) 光学气体吸收池及光学气体传感器
CN214252021U (zh) 一种用于测量痕量臭氧的可拆卸球形反应室
CN104335028B (zh) 用于确定试样气流中至少一种气体的浓度的装置
CN105319176A (zh) 一种四系列非分光红外气体传感器
CN203299116U (zh) 立方腔嵌入式双通道甲烷气体浓度实时监测装置
CN213181249U (zh) 一种痕量一氧化氮测量装置
CN106442354A (zh) 一种气体检测装置
CN108303376B (zh) 内置反射镜的多腔室串联气体样品池
CN213181256U (zh) 一种用于化学发光的可拆卸椭球形反应室
CN109490213A (zh) 微型紫外吸收大气臭氧传感器
CN210487587U (zh) 一种气体激光吸收光谱测量的标定装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination