RU2020128982A

RU2020128982A - Кювета газоанализатора, газоанализатор, содержащий такую кювету и способ детектирования газа

Info

Publication number: RU2020128982A
Application number: RU2020128982A
Authority: RU
Inventors: Артем Юрьевич Климчук; Алексей Алексеевич Абрикосов; Дмитрий Андреевич Легошин; Михаил Юрьевич Баланов; Леонид Михайлович Поспеев; Андрей Владимирович Селиханович; Иван Сергеевич Афонин
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Мтк Бизнес.Оптима" (Ооо "Мтк Бизнес.Оптима")
Priority date: 2020-09-02
Filing date: 2020-09-02
Publication date: 2022-03-02
Also published as: RU2020128982A3

Claims

1. Кювета газоанализатора, содержащая оппозитно расположенные сферические зеркала, одно из которых выполнено с возможностью заведения в образуемую зеркалами полость пучка инфракрасного (ИК) излучения ближнего ИК-диапазона, причем зеркала выполнены с возможностью многократного прохождения упомянутого пучка инфракрасного излучения ближнего ИК-диапазона внутри полости и его выхода за пределы полости в направлении фотодетектора; причем зеркала выполнены с возможностью заведения в образуемую ими полость пучка инфракрасного излучения среднего ИК-диапазона, причем зеркала выполнены с возможностью многократного прохождения пучка инфракрасного излучения среднего ИК-диапазона внутри полости и его выхода за пределы полости в направлении многоканального детектора, причем место заведения пучка инфракрасного излучения среднего ИК-диапазона и место выхода этого пучка за пределы полости расположены на одной стороне кюветы.

2. Кювета по п. 1, характеризующаяся тем, что сферические зеркала образуют кювету Эриотта для канала детектирования методом диодно-лазерной абсорбционной спектроскопии с использованием излучения ближнего ИК-диапазаона.

3. Кювета по п. 1, характеризующаяся тем, что сферические зеркала образуют двухпроходную кювету для канала детектирования методом недиспергирующего инфракрасного анализатора с использованием излучения среднего ИК-диапазаона.

4. Кювета по п. 1, характеризующаяся тем, что диаметр сферических зеркал составляет от 20 мм до 100 мм.

5. Кювета по п. 1, характеризующаяся тем, что расстояние между центрами сферических зеркал составляет от 70 мм до 500 мм.

6. Кювета по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит управляемый нагревательный элемент для стабилизации температуры внутри кюветы.

7. Кювета по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит входной оптический клин и выходной оптический клин.

8. Кювета по п. 7, характеризующаяся тем, что упомянутые клинья выполнены из материала, прозрачного в диапазоне 1,53-1,68 мкм, например, из кварца.

9. Кювета по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит датчик давления внутри кюветы.

10. Кювета по любому из пп. 1-9, характеризующаяся тем, что сферические зеркала выполнены из чего-либо из: кварцевое стекло, сапфир, другой подобный пригодный материал, прозрачный в диапазоне 1,53-1,68 мкм.

11. Кювета п. 10, характеризующаяся тем, что на внутреннюю поверхность зеркал нанесено металлическое покрытие из алюминия или золота, при этом заведение и выход ИК-излучения из кюветы осуществляется посредством окон.

12. Кювета по любому из пп. 1-9, характеризующаяся тем, что сферические зеркала выполнены прозрачными в диапазоне 4-5 мкм и не содержат окон для заведения и выхода ИК-излучения.

13. Кювета по п. 12, характеризующаяся тем, что зеркала выполнены из сапфира или CaF₂.

14. Газоанализатор, содержащий измерительный объем, образованный кюветой по любому из пп. 1-13, источник ИК-излучения ближнего ИК-диапазона, фотодетектор для детектирования выходного ИК-излучения ближнего ИК-диапазона, источник ИК-излучения среднего ИК-диапазона, многоканальный детектор для детектирования выходного излучения среднего ИК-диапазона, вычислительный блок для анализа параметров выходных ИК-излучений.

15. Газоанализатор по п. 14, характеризующийся тем, что источник ИК-излучения ближнего ИК-диапазона образован лазером, связанным с волоконным каплером, связанным с коллиматором.

16. Газоанализатор по п. 15, характеризующийся тем, что лазер состоит из лазерного кристалла, элемента Пелетье, термистора, оптического одномодового волокна и запитан от драйвера тока лазера.

17. Газоанализатор по п. 16, характеризующийся тем, что лазер содержит оптический изолятор.

18. Газоанализатор по п. 16, характеризующийся тем, что ток накачки лазера модулирован трапециевидными или треугольными импульсами тока длительностью от 100 мкс до 100 мс, причем модуляция тока накачки обеспечивает модуляцию длины волны лазера.

19. Газоанализатор по п. 18, отличающийся тем, что лазер дополнительно снабжен контроллером температуры, причем температура подбирается таким образом, чтобы при модуляции тока накачки длина волны лазера менялась около линии поглощения детектируемого газа.

20. Газоанализатор по п. 14, характеризующийся тем, что фотодетектор снабжен усилителем.

21. Газоанализатор по п. 14, характеризующийся тем, что источник ИК излучения среднего ИК-диапазона образован чернотельным источником ИК-излучения.

22. Газоанализатор по п. 21, характеризующийся тем, что чернотельный источник ИК-излучения запитан от драйвера чернотельного источника ИК-излучения, обеспечивающего модуляцию тока по гармоническому закону в диапазоне от 1 до 50 Гц.

23. Газоанализатор по п. 14, характеризующийся тем, что многоканальный детектор представляет собой приемник с набором оптических фильтров, состав которого зависит от детектируемых газов, а также опорным каналом с фильтром с длиной волны из диапазона, в котором отсутствуют поглощения ИК-излучения какими-либо детектируемыми газами.

24. Газоанализатор по п. 14, характеризующийся тем, что многоканальный детектор снабжен усилителем.

25. Газоанализатор по п. 14, характеризующийся тем, что многоканальный детектор представляет собой пироэлектрический детектор.

26. Газоанализатор по п. 14, характеризующийся тем, что многоканальный детектор содержит перестраиваемый напряжением фильтр Фабри-Перо.

27. Способ детектирования газа, при котором:

газовую пробу подают в кювету газоанализатора, снабженную оппозитно расположенными сферическими зеркалами;

облучают газовую пробу в кювете газоанализатора ИК-излучением ближнего и среднего ИК-диапазонов;

обеспечивают дважды прохождение пучка ИК-излучения среднего ИК-диапазона внутри кюветы между зеркалами до выхода из кюветы;

обеспечивают более двух раз прохождение пучка ИК-излучения ближнего ИК-диапазона внутри кюветы между зеркалами до выхода из кюветы;

детектируют вышедшие из кюветы пучки ИК-излучения;

измеряют мощность вышедшего ИК-излучения и по измеренной мощности делают вывод о наличии в кювете детектируемого газа.

28. Способ по п. 27, характеризующийся тем, что кювета газоанализатора является кюветой по любому из пп. 1-13.

29. Способ по п. 27, характеризующийся тем, что газоанализатор является газоанализатором по любому из пп. 14-26.