RU1217075C - Способ определени концентрации газов и паров - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс , к области лазерного газоанализа, в частности к способам измерени  концентрации газов в атмосфере.

Целью изйбретенн   вл етс  повышение точности и оперативности измерений . , .

, На чертеже приведена схема реали зации предлагаемого способа. Импульс оптического излучени  лазера 1 с частотой uJ , лежащей в контуре линии поглощени  исследуемого коммон-ента j облучает среду и после ее-прохождени  регистрируетс  с помощью устройства 2,;измер ющего ширину спектра импульса. Таким .устройством может быть интерферометр Фабри-Перо..Интенсивность импульса на входе в среду должна быть не меньше ннтенсивности насыщени  лини поглощени . ...

Частоту uJ, , отличную от частоты uJ центра, линии поглощени  иссле- дуемого компонента, выбирают.из услови 

i2 (0,1 - 1) ,

где Sl tJo-uJr; У т-полуширина линии поглощещени . ,.

После прохождени  среды ширина спектра излучени  увеличиваетс  на величину &(jJ

, .

P(T-J

..e)

d t: z-Cohsti - . . ,-. .-(I)--; t - врем -;

7, - координата вдоль пути луча,

в среде} -N коэффициент резонансного

поглощени ; 6 - сечение поглощени  резоHaHCLHoro перехода; N- концентраци  поглотител ;

В Vlclp-T

Ь (

где |d| - модуль момента перехода;

t, h/2TT; h- посто нна  Планка;

ВННИПИ Заказ 1090 . Тираж Подписное Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектна ,

217075 ,

Т(,Г ) - энерги  импульса, опреде- л етс . формой импульса и временем релаксации Т ; .,- врем  релаксации разности 5заселенностей уровней резонансного перехода исследуемого компонента среды к равновесному значению} t-Z-/c- переменный параметр; .с - скорость света; 1/. Концентраци  исследуемой компо- ненты определ етс  по уширению спект- ра импульса Д uJ с помощью выражени  (1) , $ 4/Т (,г,(о,Щ - -

10

15

Т,

4

7г,

г

P c/ J- fa.,

где

Г 4

- 00

ч

переменные интегрировани  ; . :. l(0i) квадрат напр женности

пол . .

Пример реализации способа. При посыпке импульса рубинового лазера с длиной волны А 0,69 мкм, со спектральной шириной 5 Ю CM V

с длительностью импульса t

10

-9

Л

и мощностью 10 Вт/см выбирают Si

1/Т,.

Тогда при форме импульса, описыr t ваемой функцией sin (-7-) ,

Т 1А

где , О, дл  паров воды

в атмосфере с сечением резонансного поглощени  3 уширениеЛсО достигает 80% от спектральной ширины зондирующего импульса на входе в среду,

Положительньй эффект достигаетс  благодар  разделению эффектов резонансного и нерезонансного поглоще- ни  вследствие того, что при нЬиии исследуемого компонента на

частоте, отличной от частоты uj линии поглощени , возник ет модул ци  показател  преломлени  исследу- . емой компоненты, что приводит к уширению спектра импульса.

Положительный эффект состоит в повышении точности за счет уширени  спектра импульса при смещении частоты зондирующего импульса от частоты и.)„ центра линии поглощени .