RU2319136C1 - Method and device for determining relative concentration of isopolymers of carbon dioxide - Google Patents
Method and device for determining relative concentration of isopolymers of carbon dioxide Download PDFInfo
- Publication number
- RU2319136C1 RU2319136C1 RU2006129672/28A RU2006129672A RU2319136C1 RU 2319136 C1 RU2319136 C1 RU 2319136C1 RU 2006129672/28 A RU2006129672/28 A RU 2006129672/28A RU 2006129672 A RU2006129672 A RU 2006129672A RU 2319136 C1 RU2319136 C1 RU 2319136C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- laser
- molecules
- radiation
- spectral
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯAPPLICATION AREA
Изобретение относится к области лазерной спектроскопии и анализа, а именно к области применения полупроводниковых лазеров, и может быть использовано для диагностики изотопного состава CO2 с помощью перестраиваемых диодных лазеров, в частности для определения изменений относительной концентрации молекул 12СО2 и 13CO2 в выдыхаемом воздухе с целью биомедицинской диагностики.The invention relates to the field of laser spectroscopy and analysis, and in particular to the field of application of semiconductor lasers, and can be used to diagnose the isotopic composition of CO 2 using tunable diode lasers, in particular to determine changes in the relative concentration of 12 CO 2 and 13 CO 2 molecules in the exhaled air for the purpose of biomedical diagnosis.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION
Известны методы определения относительного содержания изотопомеров двуокиси углерода 12СО2 и 13СО2, основанные на масс-спектрометрическом анализе, методах недисперсионного спектрального анализа [1] и лазерного спектрального анализа [2].Known methods for determining the relative content of isotopomers of carbon dioxide 12 CO 2 and 13 CO 2 based on mass spectrometric analysis, methods of non-dispersive spectral analysis [1] and laser spectral analysis [2].
Как известно, различие массы стабильных изотопов углерода 12С и 13С, входящих в состав молекул-изотопомеров двуокиси углерода 12СО2 и 13СО2, приводит к смещению полос колебательно-вращательного поглощения этих молекул и изменению расстояния между отдельными линиями поглощения в таких полосах. Это различие спектральных свойств молекул-изотопомеров может быть использовано для их селективного спектрального анализа и, таким образом, для спектрального изотопического анализа, основанного на определении относительного содержания 12СО2 и 13СО2 в анализируемой газовой среде.As is known, the difference in the mass of stable carbon isotopes 12 С and 13 С, which are part of the carbon dioxide isotopomer molecules 12 СО 2 and 13 СО 2 , leads to a shift of the vibrational-rotational absorption bands of these molecules and a change in the distance between individual absorption lines in such bands . This difference spectral properties isotopomers-molecules can be used for their selective spectral analysis and thus, for the isotopic spectral analysis, based on the determination of the relative content of 12 CO 2 and 13 CO 2 in the test gas environment.
Распространенность изотопов углерода 12С и 13С в природе составляет около 99.86% и 1.13%, соответственно. Для аналитических и диагностических целей требуется определять отклонение от стандартной величины относительного содержания изотопов углерода в анализируемой среде на уровне сотых долей процента, поэтому на практике для анализа используется относительная величинаThe prevalence of carbon isotopes 12 C and 13 C in nature is about 99.86% and 1.13%, respectively. For analytical and diagnostic purposes, it is required to determine the deviation from the standard value of the relative content of carbon isotopes in the analyzed medium at the level of hundredths of a percent, therefore, in practice, the relative value is used for analysis
где Ra - изотопическое отношение углерода исследуемого образца, a Rstd - стандартное значение; δ13С измеряется в единицах промилле (‰), 1‰=0.1%.where R a is the isotopic carbon ratio of the test sample, and R std is the standard value; δ 13 C is measured in units of ppm (‰), 1 ‰ = 0.1%.
Высокие точность и чувствительность изотопического анализа обычно достигаются за счет сложных и достаточно дорогих масс-спектрометрических аналитических комплексов, что делает актуальным разработку более простых, но в то же время достаточно точных, чувствительных и селективных альтернативных способов анализа относительного содержания 12СО2 и 13CO2, а также разработки устройств, позволяющих осуществить данный способ.High accuracy and sensitivity of isotopic analysis is usually achieved due to complex and rather expensive mass spectrometric analytical complexes, which makes the development of simpler, but at the same time sufficiently accurate, sensitive and selective alternative methods for analyzing the relative content of 12 CO 2 and 13 CO 2 , as well as the development of devices to implement this method.
Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является создание такого способа определения относительного содержания 12СО2 и 13CO2, который был бы достаточно простым в реализации, был бы применим для проведения анализа изменения относительного содержания 12CO2 и 13CO2 в выдыхаемом воздухе для целей медицинской диагностики, а также создание устройства, которое бы позволяло осуществлять данный способ практически.The technical result to which this invention is directed is to create a method for determining the relative content of 12 CO 2 and 13 CO 2 , which would be quite simple to implement, would be applicable to analyze changes in the relative content of 12 CO 2 and 13 CO 2 in exhaled air for the purpose of medical diagnosis, as well as the creation of a device that would allow to implement this method in practice.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
1. Способ определения относительной концентрации молекул 12СО2 и 13СО2, включающий измерения резонансного поглощения молекул 12CO2 и 13СО2 посредством перестраиваемого полупроводникового лазера, оптическую частоту генерации которого настраивают на работу в аналитическом спектральном диапазоне, в котором расположены линии поглощения, используемые для определения относительного содержания молекул 12СО2 и 13CO2, оптическую частоту лазера периодически сканируют в аналитическом спектральном диапазоне посредством модуляции величины тока накачки, лазерное излучение пропускают через исследуемую среду, прошедшее анализируемую среду лазерное излучение детектируют с помощью фотоприемника, регистрируют лазерный спектр пропускания среды, содержащий исследуемые линии поглощения молекул 12СО2 и 13СО2, затем регистрируемый лазерный спектр обрабатывают, используя средства программно-аппаратного комплекса, и рассчитывают спектр коэффициента поглощения в линиях, при этом учитывают интенсивность лазерного излучения вне аналитических линий поглощения, затем расчетным путем по величине резонансного поглощения в линиях определяют концентрации исследуемых молекул и их относительное содержание, повышают чувствительность определения относительной концентрации молекул 12СО2 и 13СО2, регистрируя первую и/или вторую производные спектров пропускания 12СО2 и 13СО2, а также используя многоходовые схемы прохождения излучения через анализируемую среду.1. A method for determining the relative concentration of 12 CO 2 and 13 CO 2 molecules, including measuring the resonant absorption of 12 CO 2 and 13 CO 2 molecules by means of a tunable semiconductor laser, the optical frequency of which is tuned to operate in the analytical spectral range in which the absorption lines are located, used to determine the relative content of 12 CO 2 and 13 CO 2 molecules, the laser optical frequency is periodically scanned in the analytical spectral range by modulating the current pumping, laser radiation is passed through the test medium, the medium passed through the analyzed medium is detected using a photodetector, a laser transmission spectrum of the medium containing the studied absorption lines of 12 CO 2 and 13 CO 2 molecules is recorded, then the recorded laser spectrum is processed using hardware-software complex , and calculate the absorption coefficient spectrum in the lines, while taking into account the intensity of the laser radiation outside the analytical absorption lines, then by calculating by the resonance absorption in the lines determines the concentration of the studied molecules and their relative content, increase the sensitivity of determining the relative concentration of 12 CO 2 and 13 CO 2 molecules by registering the first and / or second derivatives of the transmission spectra of 12 CO 2 and 13 CO 2 , as well as using multi-pass schemes radiation passing through the analyzed medium.
2. Устройство для определения относительной концентрации молекул 12CO2 и 13CO2, включающее блок ввода основных параметров системы, блок выбора параметров системы, перестраиваемый полупроводниковый лазер, блок управления системой, блок термостабилизации, блок накачки и управления спектральными и мощностными параметрами излучения перестраиваемого полупроводникового лазера, блок формирования пространственных характеристик лазерного пучка, объект спектрального анализа, содержащий 12СО2 и 13CO2, находящийся в открытой атмосфере или в герметичном объеме, снабженном устройствами ввода и вывода излучения и напуска анализируемой среды, блок детектирования лазерного излучения, блок предварительного усиления регистрируемого радиочастотного сигнала, блок оцифровки, считывания, накопления и сохранения регистрируемого сигнала, блок обработки лазерных спектров пропускания, блок расчета относительного содержания 12CO2 и 13СО2 в анализируемой среде, блок вывода результирующих данных, при этом блок ввода основных параметров системы сопряжен с блоком управления системой, который выполнен с возможностью передачи информации на блок термостабилизации, на блок накачки и управления спектральными и мощностными параметрами излучения перестраиваемого полупроводникового лазера, который сопряжен с перестраиваемым полупроводниковым лазером, а также на блок оцифровки, считывания, накопления и сохранения регистрируемого сигнала и блок обработки лазерных спектров пропускания, блок выбора параметров системы сопряжен с блоком управления системой, перестраиваемый полупроводниковый лазер в свою очередь сопряжен с блоком термостабилизации и с блоком формирования пространственных характеристик лазерного пучка, с которым последовательно соединены объект спектрального анализа, блок детектирования лазерного излучения, блок предварительного усиления регистрируемого радиочастотного сигнала, блок оцифровки, считывания, накопления и сохранения регистрируемого сигнала, блок обработки лазерных спектров пропускания, блок расчета относительного содержания 12CO2 и 13СО2 в анализируемой среде, блок вывода результирующих данных, при этом блок расчета относительного содержания 12СО2 и 13СО2 в анализируемой среде выполнен с возможностью передачи информации на блок термостабилизации, на блок накачки и управления спектральными и мощностными параметрами излучения перестраиваемого полупроводникового лазера, на блок оцифровки, считывания, накопления и сохранения регистрируемого сигнала, на блок обработки лазерных спектров пропускания.2. A device for determining the relative concentration of 12 CO 2 and 13 CO 2 molecules, including an input unit for the main parameters of the system, a unit for selecting system parameters, a tunable semiconductor laser, a system control unit, a thermal stabilization unit, a pump and control unit for the spectral and power parameters of tunable semiconductor radiation a laser unit for forming the spatial characteristics of the laser beam, the spectral analysis of an object containing 12 CO 2 and 13 CO 2, which is in an open atmosphere or in germ the decimal screen provided with input devices and output radiation and the inlet of the analyzed medium, the unit laser beam detection, preamplification unit detected RF signal block digitizing reading, accumulating and saving the recorded signal processing block laser transmission spectra, calculation unit relative content of 12 CO 2 and 13 СО 2 in the analyzed medium, the output data output unit, while the input unit of the main system parameters is paired with the system control unit, which It is capable of transmitting information to the thermal stabilization unit, to the pump and control unit of the spectral and power parameters of the radiation of a tunable semiconductor laser, which is coupled to a tunable semiconductor laser, as well as to a block for digitizing, reading, accumulating and storing the recorded signal and a processing unit for laser transmission spectra, the system parameter selection unit is coupled to the system control unit, the tunable semiconductor laser, in turn, is coupled to the t unit rstostabilization and with the block for the formation of the spatial characteristics of the laser beam, to which the object of spectral analysis, the block for detecting laser radiation, the block for preliminary amplification of the recorded radio frequency signal, the block for digitizing, reading, accumulating and storing the recorded signal, the block for processing laser transmission spectra, the unit for calculating the relative the content of 12 CO 2 and 13 CO 2 in the analyzed medium, the output data output unit, while the calculation unit is relatively The content of 12 СО 2 and 13 СО 2 in the analyzed medium is capable of transmitting information to the thermal stabilization unit, to the pump and control unit of the spectral and power parameters of the tunable semiconductor laser radiation, to the unit for digitizing, reading, accumulating and storing the recorded signal, to the processing unit laser transmission spectra.
1. Способ определения относительной концентрации молекул 12СО2 и 13CO2, включающий измерения резонансного поглощения молекул 12CO2 и 13CO2 посредством перестраиваемого полупроводникового лазера, оптическую частоту генерации которого настраивают на работу в аналитическом спектральном диапазоне, в котором расположены линии поглощения, используемые для определения относительного содержания молекул 12CO2 и 13СО2, оптическую частоту лазера периодически сканируют в аналитическом спектральном диапазоне посредством модуляции величины тока накачки, лазерное излучение пропускают через исследуемую среду, прошедшее анализируемую среду лазерное излучение детектируют с помощью фотоприемника, регистрируют лазерный спектр пропускания среды, содержащий исследуемые линии поглощения молекул 12CO2 и 13СО2, затем регистрируемый лазерный спектр обрабатывают, используя средства программно-аппаратного комплекса, и рассчитывают спектр коэффициента поглощения в линиях, при этом учитывают интенсивность лазерного излучения вне аналитических линий поглощения, затем расчетным путем по величине резонансного поглощения в линиях определяют концентрации исследуемых молекул и их относительное содержание, повышают чувствительность определения относительной концентрации молекул 12СО2 и 13СО2, регистрируя первую и/или вторую производные спектров пропускания 12СО2 и 13СО2, а также используя многоходовые схемы прохождения излучения через анализируемую среду.1. A method for determining the relative concentration of 12 CO 2 and 13 CO 2 molecules, including measuring the resonant absorption of 12 CO 2 and 13 CO 2 molecules by means of a tunable semiconductor laser, the optical frequency of which is tuned to operate in the analytical spectral range in which the absorption lines are located, used to determine the relative content of 12 CO 2 and 13 CO 2 molecules, the laser optical frequency is periodically scanned in the analytical spectral range by modulating the current pumping, laser radiation is passed through the test medium, the medium passed through the analyzed laser light is detected using a photodetector, a laser transmission spectrum of the medium containing the studied absorption lines of 12 CO 2 and 13 CO 2 molecules is recorded, then the detected laser spectrum is processed using hardware-software complex , and the absorption coefficient spectrum in the lines is calculated, while the laser radiation intensity outside the analytical absorption lines is taken into account, then The reason for the resonance absorption in the lines is to determine the concentrations of the studied molecules and their relative content, increase the sensitivity of determining the relative concentration of 12 CO 2 and 13 CO 2 molecules by registering the first and / or second derivatives of the transmission spectra of 12 CO 2 and 13 CO 2 , as well as using multi-pass schemes radiation passing through the analyzed medium.
Способ определения относительной концентрации молекул 12СО2 и 13СО2, базирующийся на селективном измерении величины резонансного поглощения оптического излучения молекулами 12CO2 и 13СО2 и определении на основе измеренных данных относительного содержания анализируемых молекул, осуществляют следующим образом.A method for determining the relative concentration of 12 CO 2 and 13 CO 2 molecules, based on the selective measurement of the resonance absorption of optical radiation by 12 CO 2 and 13 CO 2 molecules and determining the relative content of the analyzed molecules based on the measured data, is carried out as follows.
Центры спектральных полос поглощения молекул 12СО2 и 13СО2 сдвинуты относительно друг друга, причем величина сдвига меньше ширины полос, что приводит к их частичному перекрытию. Это позволяет выбрать в области перекрытия полос пару близко расположенных линий, одна из которых принадлежит молекуле 12СО2, а вторая молекуле 13СО2. Сравнение величины резонансного поглощения в таких двух линиях позволяет определять относительное содержание 12СО2 и 13СО2 в исследуемой газовой среде. Для этих целей могут быть использованы спектральные диапазоны, в которых расположены полосы основного поглощения СО2, составные колебательно-вращательные полосы или обертона основных полос поглощения CO2. Для повышения точности измерений за счет сужения динамического диапазона измерений можно использовать линии поглощения молекул 12CO2 и 13СО2, имеющие близкую интенсивность при разнице концентрации анализируемых изотопомеров, составляющей 2 порядка.The centers of the absorption spectral bands of 12 CO 2 and 13 CO 2 molecules are shifted relative to each other, and the shift is less than the width of the bands, which leads to their partial overlap. This allows to select bands in the overlap region a pair of closely spaced lines, one of which belongs to the molecule 12 CO 2 and the second molecule 13 CO 2. Comparison of the resonance absorption in these two lines allows you to determine the relative content of 12 CO 2 and 13 CO 2 in the studied gas medium. For these purposes, the spectral ranges in which the main absorption bands of CO 2 , the composite vibrational-rotational bands, or the overtone of the main absorption bands of CO 2 are located . To increase the accuracy of measurements by narrowing the dynamic range of measurements, one can use the absorption lines of 12 CO 2 and 13 CO 2 molecules, which have a similar intensity with a difference in the concentration of the analyzed isotopomers of 2 orders of magnitude.
Для измерения резонансного поглощения молекул 12СО2 и 13СО2 используют перестраиваемый полупроводниковый лазер, оптическая частота генерации которого настроена на работу в аналитическом спектральном диапазоне, где расположены линии поглощения, используемые для определения относительного содержания молекул 12CO2 и 13CO2. Оптическую частоту лазера периодически сканируют в спектральном диапазоне, где расположены аналитические линии, за счет модуляции величины тока накачки, например, за счет использования для накачки периодических импульсов тока определенной формы. Лазерное излучение пропускают через исследуемую газовую среду, которая может находиться, например, в оптической кювете. Прошедшее анализируемую среду лазерное излучение детектируют с помощью фотоприемника, например фотодиода, и регистрируют лазерный спектр пропускания среды, содержащий исследуемые линии поглощения молекул 12СО2 и 13CO2. Регистрируемый спектр обрабатывают, используя средства программно-аппаратного комплекса, результаты обработки записывают и сохраняют, что позволяет для их последующего анализа применять любые цифровые вычислительные методы.To measure the resonant absorption of 12 CO 2 and 13 CO 2 molecules, a tunable semiconductor laser is used, the optical frequency of which is tuned to operate in the analytical spectral range, where the absorption lines are used to determine the relative content of 12 CO 2 and 13 CO 2 molecules. The optical frequency of the laser is periodically scanned in the spectral range where the analytical lines are located due to modulation of the pump current, for example, due to the use of periodic shaped current pulses for pumping. Laser radiation is passed through the test gas medium, which may be, for example, in an optical cuvette. The passed laser medium is detected using a photodetector, for example a photodiode, and the laser transmission spectrum of the medium containing the studied absorption lines of 12 CO 2 and 13 CO 2 molecules is recorded. The recorded spectrum is processed using the hardware-software complex, the processing results are recorded and stored, which allows any digital computational methods to be used for their subsequent analysis.
Ширина линии генерации используемого лазера существенно, на 2-3 порядка меньше ширины линий поглощения СО2 при атмосферном давлении, что позволяет с необходимой точностью измерять величину резонансного поглощения в линиях молекул 12CO2 и 13CO2. Регистрируемые спектры пропускания исследуемой газовой среды используют для расчета спектра коэффициента поглощения в линиях, при этом учитывают интенсивность лазерного излучения вне аналитических линий поглощения. Затем, на основании закона Бугера-Ламберта-Бера по интенсивности поглощения, с использованием данных о ширине, форме линий поглощения, длине оптического пути и температуре среды, определяют концентрации исследуемых молекул, а также их относительное содержание.The width of the generation line of the laser used is significantly, 2–3 orders of magnitude smaller than the width of the absorption lines of CO 2 at atmospheric pressure, which makes it possible to measure the resonance absorption in the lines of 12 CO 2 and 13 CO 2 molecules with the necessary accuracy. The recorded transmission spectra of the investigated gas medium are used to calculate the absorption coefficient spectrum in the lines, while the laser radiation intensity outside the analytical absorption lines is taken into account. Then, on the basis of the Bouguer-Lambert-Beer law, the concentration of the molecules under study and their relative content are determined using the data on the width, the shape of the absorption lines, the length of the optical path and the temperature of the medium.
Для увеличения чувствительности способа определения относительной концентрации молекул 12СО2 и 13CO2 регистрируют и используют первую и/или вторую производные спектров пропускания 12СО2 и 13CO2. Для этого используют дифференциальное усиление детектируемого с помощью фотодетектора радиочастотного сигнала или дополнительный фильтр высоких частот, настроенный на требуемый радиочастотный диапазон, позволяющие получить на выходе блока предварительного усиления регистрируемого радиочастотного сигнала аналоговый сигнал, соответствующий первой или второй производным спектра пропускания. В случае использования производных спектров пропускания CO2 искомые концентрации 12CO2 и 13СО2 пропорциональны размаху резонансных особенностей, образуемых первой или второй производными линий поглощения 12CO2 и 13СО2, и интенсивностям лазерного излучения на частотах резонансного поглощения в линиях 12CO2 и 13СО2, которые учитываются при проведении вычислений.To increase the sensitivity of the method for determining the relative concentration of molecules of 12 CO 2 and 13 CO 2 and is recorded using a first and / or second derivatives of the spectra transmittance of 12 CO 2 and 13 CO 2. To do this, use the differential amplification of the radio frequency signal detected by the photodetector or an additional high-pass filter tuned to the required radio frequency range, which allows an analog signal corresponding to the first or second derivative of the transmission spectrum to be obtained at the output of the preliminary amplification unit of the recorded radio frequency signal. In the case of using the derived CO 2 transmission spectra, the desired concentrations of 12 CO 2 and 13 CO 2 are proportional to the range of the resonance features formed by the first or second derivatives of the absorption lines of 12 CO 2 and 13 CO 2 and the laser intensities at the resonance absorption frequencies in the 12 CO 2 lines and 13 СО 2 , which are taken into account during the calculations.
Кроме того, для увеличения чувствительности способа определения относительной концентрации молекул 12СО2 и 13СО2 используют многоходовые оптические схемы пропускания лазерного излучения через анализируемую среду, позволяющие увеличить величину резонансного поглощения в линиях 12СО2 и 13СО2 при сохранении габаритов оптической кюветы.In addition, to increase the sensitivity of the method for determining the relative concentration of 12 CO 2 and 13 CO 2 molecules, multi-pass optical transmission schemes for laser radiation through the analyzed medium are used to increase the resonance absorption in the 12 CO 2 and 13 CO 2 lines while maintaining the dimensions of the optical cell.
Пример осуществления способа определения относительной концентрации молекул 12CO2 и 13CO2 An example implementation of the method for determining the relative concentration of molecules of 12 CO 2 and 13 CO 2
Для анализа относительного содержания молекул 12СО2 и 13СО2 в выдыхаемом воздухе используют линии поглощения, находящиеся в колебательно-вращательной полосе основного поглощения 00011-00001 и расположенные вблизи 4.35 мкм. Для анализа 12СО2 используется линия поглощения этого изомера с частотой 2297.186 см-1, а для анализа молекул 13СО2 - линия поглощения на частоте 2297.580 см-1. Спектр пропускания 12СО2 и 13СО2 регистрируется с помощью перестраиваемого полупроводникового лазера на основе соединения PbEuSe, работающего в этом спектральном диапазоне. Оптическая частота лазера сканируется в аналитическом спектральном диапазоне, составляющем от 3 см-1, за счет накачки лазера периодически повторяющимися импульсами тока амплитудой ~100 мА, длительностью ~3 мс и частотой повторения ~120 Гц. Лазерное излучение пропускают через оптическую кювету, содержащую воздух и СО2, длинной 10 см и диаметром 3 см. Прошедшее через анализируемую среду лазерное излучение детектируют с помощью фотодиода на основе соединения InSb и регистрируют лазерный спектр пропускания среды, содержащий исследуемые линии поглощения молекул 12СО2 и 13CO2. Используя средства программно-аппаратного комплекса, регистрируемый спектр оцифровывают и рассчитывают спектр коэффициента поглощения анализируемой среды, из которого на основании закона Бугера-Ламберта-Бера находятся концентрации 12CO2 и 13СО2 и их относительное содержание.To analyze the relative content of 12 CO 2 and 13 CO 2 molecules in exhaled air, absorption lines are used that are located in the vibrational-rotational band of the main absorption 00011-00001 and located near 4.35 μm. For the analysis of 12 СО 2 , the absorption line of this isomer with a frequency of 2297.186 cm −1 is used , and for the analysis of 13 CO 2 molecules, the absorption line at a frequency of 2297.580 cm −1 is used . The transmission spectrum of 12 CO 2 and 13 CO 2 is recorded by a tunable PbEuSe based compound semiconductor laser operating in this spectral range. The optical frequency of the laser is scanned in the analytical spectral range of 3 cm -1 due to the pumping of the laser by periodically repeating current pulses with an amplitude of ~ 100 mA, a duration of ~ 3 ms, and a repetition rate of ~ 120 Hz. Laser radiation is passed through an optical cuvette containing air and CO 2 with a length of 10 cm and a diameter of 3 cm. The laser radiation transmitted through the analyzed medium is detected using a photodiode based on the InSb compound and the laser transmission spectrum of the medium containing the studied absorption lines of 12 CO 2 molecules is recorded. and 13 CO 2 . Using the hardware-software complex, the recorded spectrum is digitized and the absorption coefficient spectrum of the analyzed medium is calculated, from which, based on the Bouguer-Lambert-Behr law, are found the concentrations of 12 CO 2 and 13 CO 2 and their relative content.
Чтобы увеличить чувствительность способа определения относительной концентрации молекул 12СО2 и 13CO2 при использовании обертонов и составных полос поглощения регистрируют и используют первую, или вторую, или первую и вторую производные спектров пропускания 12CO2 и 13СО2. Для этого используют дифференциальное усиление детектируемого с помощью фотодетектора радиочастотного сигнала или дополнительный фильтр высоких частот, настроенный на требуемый радиочастотный диапазон, позволяющие получить на выходе блока предварительного усиления регистрируемого радиочастотного сигнала аналоговый сигнал, соответствующий первой или второй производным спектра пропускания.To increase the sensitivity of the method for determining the relative concentration of 12 CO 2 and 13 CO 2 molecules when using overtones and composite absorption bands, the first, or second, or first and second derivatives of the transmission spectra of 12 CO 2 and 13 CO 2 are recorded and used. To do this, use the differential amplification of the radio frequency signal detected by the photodetector or an additional high-pass filter tuned to the required radio frequency range, which allows an analog signal corresponding to the first or second derivative of the transmission spectrum to be obtained at the output of the preliminary amplification unit of the recorded radio frequency signal.
При использования производных спектров пропускания воды искомые концентрации 12СО2 и 13CO2 пропорциональны размаху резонансных особенностей, образуемых первой или второй производными линий поглощения 12СО2 и 13СО2, и интенсивностям лазерного излучения на частотах резонансного поглощения в линиях 12CO2 и 13CO2, которые учитываются при проведении вычислений.When using derivative transmission spectra of water, the desired concentrations of 12 СО 2 and 13 CO 2 are proportional to the range of resonance features formed by the first or second derivatives of the absorption lines of 12 СО 2 and 13 СО 2 and the laser intensities at the resonance absorption frequencies in the 12 CO 2 and 13 lines CO 2 , which are taken into account during the calculations.
В этом случае при низком содержании 12СО2 и 13СО2 в исследуемой среде результат получается более точным.In this case, with a low content of 12 CO 2 and 13 CO 2 in the test medium, the result is more accurate.
Кроме того, для увеличения чувствительности способа определения относительной концентрации молекул 12CO2 и 13СО2 используют многоходовые оптические схемы пропускания лазерного излучения через анализируемую среду, позволяющие увеличить величину резонансного поглощения в линиях 12СО2 и 13СО2 при сохранении габаритов оптической кюветы. В этом случае при низком содержании 12CO2 и 13СО2 в исследуемой среде результат также получается более точным.In addition, to increase the sensitivity of the method for determining the relative concentration of 12 CO 2 and 13 CO 2 molecules, multi-pass optical transmission schemes for laser radiation through the analyzed medium are used to increase the resonance absorption in the 12 CO 2 and 13 CO 2 lines while maintaining the dimensions of the optical cell. In this case, with a low content of 12 CO 2 and 13 CO 2 in the test medium, the result is also more accurate.
2. Устройство для определения относительной концентрации молекул 12CO2 и 13CO2, включающее блок ввода основных параметров системы, блок выбора параметров системы, перестраиваемый полупроводниковый лазер, блок управления системой, блок термостабилизации, блок накачки и управления спектральными и мощностными параметрами излучения перестраиваемого полупроводникового лазера, блок формирования пространственных характеристик лазерного пучка, объект спектрального анализа, содержащий 12СО2 и 13СО2, находящийся в открытой атмосфере или в герметичном объеме, снабженном устройствами ввода и вывода излучения и напуска анализируемой среды, блок детектирования лазерного излучения, блок предварительного усиления регистрируемого радиочастотного сигнала, блок оцифровки, считывания, накопления и сохранения регистрируемого сигнала, блок обработки лазерных спектров пропускания, блок расчета относительного содержания 12СО2 и 13CO2 в анализируемой среде, блок вывода результирующих данных, при этом блок ввода основных параметров системы сопряжен с блоком управления системой, который выполнен с возможностью передачи информации на блок термостабилизации, на блок накачки и управления спектральными и мощностными параметрами излучения перестраиваемого полупроводникового лазера, который сопряжен с перестраиваемым полупроводниковым лазером, а также на блок оцифровки, считывания, накопления и сохранения регистрируемого сигнала и блок обработки лазерных спектров пропускания, блок выбора параметров системы сопряжен с блоком управления системой, перестраиваемый полупроводниковый лазер в свою очередь сопряжен с блоком термостабилизации и с блоком формирования пространственных характеристик лазерного пучка, с которым последовательно соединены объект спектрального анализа, блок детектирования лазерного излучения, блок предварительного усиления регистрируемого радиочастотного сигнала, блок оцифровки, считывания, накопления и сохранения регистрируемого сигнала, блок обработки лазерных спектров пропускания, блок расчета относительного содержания 12СО2 и 13CO2 в анализируемой среде, блок вывода результирующих данных, при этом блок расчета относительного содержания 12СО2 и 13CO2 в анализируемой среде выполнен с возможностью передачи информации на блок термостабилизации, на блок накачки и управления спектральными и мощностными параметрами излучения перестраиваемого полупроводникового лазера, на блок оцифровки, считывания, накопления и сохранения регистрируемого сигнала, на блок обработки лазерных спектров пропускания.2. A device for determining the relative concentration of 12 CO 2 and 13 CO 2 molecules, including an input unit for the main parameters of the system, a unit for selecting system parameters, a tunable semiconductor laser, a system control unit, a thermal stabilization unit, a pump and control unit for the spectral and power parameters of tunable semiconductor radiation a laser unit for forming the spatial characteristics of the laser beam, the spectral analysis of an object containing 12 CO 2 and 13 CO 2, which is in an open atmosphere or in ger upmost screen provided with input devices and output radiation and the inlet of the analyzed medium, the unit laser beam detection, preamplification unit detected RF signal block digitizing reading, accumulating and saving the recorded signal processing block laser transmission spectra, calculation unit relative content of 12 CO 2 and 13 CO 2 in the analyzed medium, the output data output unit, while the input unit of the main system parameters is paired with the system control unit, which configured to transmit information to the thermal stabilization unit, to the pump and control unit of the spectral and power parameters of the radiation of the tunable semiconductor laser, which is coupled to the tunable semiconductor laser, as well as to the unit for digitizing, reading, accumulating and storing the recorded signal and the processing unit of the laser transmission spectra, the system parameter selection unit is paired with the system control unit, the tunable semiconductor laser, in turn, is paired with the unit thermal stabilization and with the unit for generating the spatial characteristics of the laser beam, to which the object of spectral analysis, the unit for detecting laser radiation, the unit for preliminary amplification of the recorded radio frequency signal, the unit for digitizing, reading, accumulating and storing the recorded signal, the unit for processing laser transmission spectra, the unit for calculating the relative the content of 12 CO 2 and 13 CO 2 in the analyzed medium, the output data output unit, while the calculation unit is relative the content of 12 СО 2 and 13 CO 2 in the analyzed medium is configured to transmit information to the thermal stabilization unit, to the pump and control unit of the spectral and power parameters of the radiation of the tunable semiconductor laser, to the unit for digitizing, reading, accumulating and storing the recorded signal, to the processing unit laser transmission spectra.
Устройство для определения относительной концентрации молекул 12CO2 и 13СО2 включает в себя следующие блоки:A device for determining the relative concentration of molecules of 12 CO 2 and 13 CO 2 includes the following blocks:
1. Блок ввода основных параметров системы.1. The input block of the main system parameters.
Предназначен для ввода параметров лазерной аналитической системы и запуска процесса лазерного спектрального анализа.Designed to enter the parameters of the laser analytical system and start the process of laser spectral analysis.
2. Блок выбора параметров системы.2. Block for selecting system parameters.
Предназначен для выбора спектральных и частотных характеристик лазерного излучения, температурного режима работы лазера, параметров сканирования спектров, их регистрации, оцифровки, передачи, буферирования, хранения, обработки спектральных данных.Designed to select the spectral and frequency characteristics of laser radiation, the temperature of the laser, the parameters of the scanning spectra, their registration, digitization, transmission, buffering, storage, processing of spectral data.
3. Перестраиваемый полупроводниковый лазер.3. Tunable semiconductor laser.
Предназначен для генерации монохроматического и контролируемым образом перестраиваемого по частоте оптического излучения, длина волны которого лежит в спектральной области, где расположены используемые для анализа линии поглощения молекул 12СО2 и 13СО2, находящиеся в газообразном состоянии.Designed to generate a monochromatic and frequency-tunable optical radiation whose wavelength lies in the spectral region where the absorption lines of 12 CO 2 and 13 CO 2 molecules located in the gaseous state are located.
4. Блок управления системой.4. System control unit.
Предназначен для поддержания заданных параметров системы, синхронизации циклов сканирования спектров, осуществления регистрации спектров и их оцифровки, а также передачи, буферирования, хранения и обработки спектральных данных и выдачи результата измерений.Designed to maintain the specified parameters of the system, synchronize the cycles of scanning spectra, registering spectra and digitizing them, as well as transmitting, buffering, storing and processing spectral data and issuing measurement results.
5. Блок термостабилизации5. Thermostabilization unit
Предназначен для настройки перестраиваемого полупроводникового лазера на спектральный диапазон, в котором лежат аналитические линии поглощения молекул 12CO2 и 13CO2, и поддержания с необходимой точностью рабочей температуры лазера и его рабочей длины волны.Designed to tune the tunable semiconductor laser to the spectral range in which the analytical absorption lines of 12 CO 2 and 13 CO 2 molecules lie, and maintain the laser working temperature and its working wavelength with the necessary accuracy.
6. Блок накачки и управления спектральными и мощностными параметрами излучения перестраиваемого полупроводникового лазера.6. The pump and control unit of the spectral and power parameters of the radiation of a tunable semiconductor laser.
Предназначен для генерации тока определенной амплитуды и формы, которым производится накачка перестраиваемого полупроводникового лазера, и управления спектральными и мощностными параметрами излучения используемого перестраиваемого полупроводникового лазера посредством изменения амплитудных и временных параметров тока накачки.Designed to generate a current of a certain amplitude and shape, which is used to pump a tunable semiconductor laser, and to control the spectral and power parameters of radiation of a tunable semiconductor laser used by changing the amplitude and time parameters of the pump current.
7. Блок формирования пространственных характеристик лазерного пучка.7. Block forming the spatial characteristics of the laser beam.
Предназначен для коллимации расходящегося излучения перестраиваемого полупроводникового лазера в пучок, пригодный для пропускания через исследуемый объект, и фокусировки на устройство детектирования оптического излучения.Designed to collimate diverging radiation from a tunable semiconductor laser into a beam suitable for transmission through the object under study and focus on an optical radiation detection device.
8. Объект спектрального анализа, содержащий 12CO2 и 13СО2, находящийся в открытой атмосфере или в герметичном объеме, снабженном устройствами ввода и вывода излучения и напуска анализируемой среды. Предназначен для измерения его спектров пропускания в используемом спектральном диапазоне и определения в нем относительного содержания молекул 12СО2 и 13CO2.8. The object of spectral analysis containing 12 CO 2 and 13 CO 2 located in an open atmosphere or in a sealed volume equipped with input and output devices for radiation and inlet of the analyzed medium. Designed to measure its transmittance spectra in the used spectral range and determine the relative content of 12 CO 2 and 13 CO 2 molecules in it.
9. Блок детектирования лазерного излучения.9. Block detecting laser radiation.
Предназначен для выделения в принимаемом модулированном лазерном сигнале радиочастотной составляющей, содержащей информацию о спектрах пропускания исследуемой среды, и обращения ее в электрический радиочастотный сигнал.It is intended for separation in the received modulated laser signal of the radio-frequency component containing information about the transmission spectra of the medium under study, and its conversion into an electric radio-frequency signal.
10. Блок предварительного усиления регистрируемого радиочастотного сигнала.10. Block pre-amplification of the recorded RF signal.
Предназначен для предварительного усиления, регистрируемого с помощью фотодетектора радиочастотного сигнала, содержащего информацию о спектрах пропускания исследуемой среды и, если необходимо, для аналогового дифференцирования регистрируемого сигнала.Designed for pre-amplification, recorded using a photodetector of an RF signal containing information about the transmission spectra of the medium under study and, if necessary, for analog differentiation of the recorded signal.
11. Блок оцифровки, считывания, накопления и сохранения регистрируемого сигнала.11. Block of digitization, reading, accumulation and storage of the recorded signal.
Предназначен для перевода аналогового радиочастотного сигнала, регистрируемого с помощью фотодетектора и содержащего информацию о спектрах пропускания исследуемой среды, в цифровую форму, считывания получаемого цифрового сигнала и передачи его в память электронного устройства, предназначенного для накопления и хранения цифровой информации.Designed to translate an analog radio frequency signal recorded using a photodetector and containing information about the transmission spectra of the test medium into digital form, read the received digital signal and transmit it to the memory of an electronic device designed to store and store digital information.
12. Блок обработки лазерных спектров пропускания.12. The processing unit of the laser transmission spectra.
Предназначен для обработки получаемой информации и расчета спектра коэффициента поглощения в аналитических линиях 12CO2 и 13СО2 в регистрируемом диапазоне спектра.Designed to process the information received and calculate the spectrum of the absorption coefficient in the analytical lines of 12 CO 2 and 13 CO 2 in the recorded range of the spectrum.
13. Блок расчета относительного содержания 12СО2 и 13СО2 в анализируемой среде.13. Block calculation of the relative content of 12 CO 2 and 13 CO 2 in the analyzed environment.
Предназначен для расчета содержания 12СО2 и 13СО2 в анализируемой среде, а также их относительного содержания.Designed to calculate the content of 12 CO 2 and 13 CO 2 in the analyzed medium, as well as their relative content.
14. Блок вывода результирующих данных14. The block output data
Предназначен для вывода и визуализации полученных данных в виде численного значения относительного содержания молекул 12СО2 и 13CO2 в анализируемой среде, а также и других промежуточных результатов обработки спектров, кривой на мониторе или экране, отражающей изменения измеряемых величин со временем, и/или в виде файла, содержащего последовательность цифровых данных по относительному содержанию молекул 12CO2 и 13СО2, в анализируемой среде и другим промежуточным результатам.Designed for output and visualization of the obtained data in the form of a numerical value of the relative content of 12 CO 2 and 13 CO 2 molecules in the analyzed medium, as well as other intermediate results of processing the spectra, a curve on the monitor or screen, reflecting changes in the measured values with time, and / or in the form of a file containing a sequence of digital data on the relative content of 12 CO 2 and 13 CO 2 molecules in the analyzed medium and other intermediate results.
На Фиг.1 представлена блок-схема лазерного анализатора относительного содержания молекул 12СО2 и 13CO2 - блок-схема устройства для определения относительной концентрации молекул 12СО2 и 13СО2, на которой представлены следующие блоки:Figure 1 presents a block diagram of a laser analyzer of the relative content of molecules 12 CO 2 and 13 CO 2 - a block diagram of a device for determining the relative concentration of molecules 12 CO 2 and 13 CO 2 , which shows the following blocks:
1. Блок ввода основных параметров системы.1. The input block of the main system parameters.
2. Блок выбора параметров системы.2. Block for selecting system parameters.
3. Перестраиваемый полупроводниковый лазер.3. Tunable semiconductor laser.
4. Блок управления системой.4. System control unit.
5. Блок термостабилизации.5. Thermostabilization unit.
6. Блок накачки и управления спектральными и мощностными параметрами излучения перестраиваемого полупроводникового лазера.6. The pump and control unit of the spectral and power parameters of the radiation of a tunable semiconductor laser.
7. Блок формирования пространственных характеристик лазерного пучка.7. Block forming the spatial characteristics of the laser beam.
8. Объект спектрального анализа.8. The object of spectral analysis.
9. Блок детектирования лазерного излучения.9. Block detecting laser radiation.
10. Блок предварительного усиления регистрируемого радиочастотного сигнала.10. Block pre-amplification of the recorded RF signal.
11. Блок оцифровки, считывания, накопления и сохранения регистрируемого сигнала.11. Block of digitization, reading, accumulation and storage of the recorded signal.
12. Блок обработки лазерных спектров пропускания.12. The processing unit of the laser transmission spectra.
13. Блок расчета относительного содержания 12СО2 и 13CO2 в анализируемой среде.13. Block calculation of the relative content of 12 CO 2 and 13 CO 2 in the analyzed environment.
14. Блок вывода результирующих данных.14. The output data output unit.
Посредством блока ввода основных параметров системы задают рабочие параметры блока накачки и управления спектральными и мощностными параметрами излучения перестраиваемого полупроводникового лазера, блока термостабилизации, блока оцифровки, считывания, накопления и сохранения регистрируемого сигнала, блока обработки лазерных спектров пропускания, блока расчета относительного содержания 12СО2 и 13СО2 в анализируемой среде, блока управления системой, блока выбора параметров системы, а также блока вывода результирующих данных, через блок выбора параметров системы изменяют и задают необходимые значения параметров системы, вводимые с помощью блока ввода основных параметров. Блоком управления системой осуществляют управление и синхронизацию работы блока накачки и управления спектральными и мощностными параметрами излучения перестраиваемого полупроводникового лазера, блока термостабилизации, блока оцифровки, считывания, накопления и сохранения регистрируемого сигнала, блока обработки лазерных спектров пропускания, блока расчета относительного содержания 12СО2 и 13СО2 в анализируемой среде, а также блока вывода результирующих данных. С помощью блока накачки и управления спектральными и мощностными параметрами излучения перестраиваемого полупроводникового лазера формируют и подают на лазер импульсы тока накачки, полученными параметрами определяют спектральные и мощностные характеристики лазерного излучения. Посредством блока термостабилизации осуществляют стабилизацию температуры лазера, точностью которой определяется стабильность параметров его излучения. Посредством перестраиваемого полупроводникового лазера генерируют перестраиваемое по частоте излучение, которое с помощью блока формирования пространственных характеристик лазерного пучка пропускают через объект спектрального анализа, содержащий 13СО2 и 13СО2, и далее фокусируют на блок детектирования лазерного излучения. Радиочастотная составляющая лазерного сигнала, содержащая информацию о спектре пропускания анализируемой среды, выделяемая в блоке детектирования лазерного излучения и усиливаемая в блоке предварительного усиления регистрируемого радиочастотного сигнала, поступает на блок оцифровки, считывания, накопления и сохранения регистрируемого сигнала. Далее получаемые спектры пропускания обрабатывают блоком обработки лазерных спектров пропускания и блоком расчета относительного содержания 12CO2 и 13СО2 в анализируемой среде. Полученные рассчитанные значения через блок вывода результирующих данных выводят, визуализируют, например на мониторе или экране в виде численного значения или кривой, отражающей изменения измеряемой величины со временем, и/или сохраняют, например в виде файла, содержащего последовательность цифровых данных по относительному содержанию молекул 12CO2 и 13СО2 в анализируемой среде.Using the input block of the main parameters of the system, the operating parameters of the pump and control unit for the spectral and power parameters of the tunable semiconductor laser radiation, the thermal stabilization unit, the block for digitizing, reading, accumulating and storing the recorded signal, the processing unit for the laser transmission spectra, and the unit for calculating the relative content of 12 СО 2 and 13 СО 2 in the analyzed medium, the system control unit, the system parameter selection unit, as well as the output data output unit, through b The system parameter selection lock is changed and the necessary values of the system parameters are entered, entered using the input block of the main parameters. The system control unit manages and synchronizes the operation of the pumping unit and controlling the spectral and power parameters of the radiation of a tunable semiconductor laser, a thermal stabilization unit, a unit for digitizing, reading, accumulating and storing a recorded signal, a processing unit for laser transmission spectra, and a unit for calculating the relative content of 12 СО 2 and 13 СО 2 in the analyzed medium, as well as the output data output block. Using the pumping unit and controlling the spectral and power parameters of the radiation of a tunable semiconductor laser, pump current pulses are generated and applied to the laser, and the spectral and power characteristics of the laser radiation are determined by the parameters obtained. By means of the thermal stabilization unit, the laser temperature is stabilized, the accuracy of which determines the stability of its radiation parameters. A tunable semiconductor laser generates frequency tunable radiation, which is passed through a spectral analysis unit containing 13 CO 2 and 13 CO 2 using the spatial beam characteristics forming unit, and then focused on the laser radiation detection unit. The radio frequency component of the laser signal, containing information on the transmission spectrum of the analyzed medium, allocated in the laser radiation detection unit and amplified in the preliminary amplification unit of the recorded radio frequency signal, is fed to the unit for digitizing, reading, accumulating and storing the recorded signal. Next, the obtained transmission spectra are processed by the processing unit of the laser transmission spectra and the calculation unit of the relative content of 12 CO 2 and 13 CO 2 in the analyzed medium. The obtained calculated values are output through the output data output unit, visualized, for example, on a monitor or screen in the form of a numerical value or a curve reflecting changes in the measured value over time, and / or stored, for example, in the form of a file containing a sequence of digital data on the relative content of molecules 12 CO 2 and 13 CO 2 in the analyzed medium.
Устройство для определения относительной концентрации молекул 12СО2 и 13СО2, работает следующим образом.A device for determining the relative concentration of molecules 12 CO 2 and 13 CO 2 works as follows.
Активируя блок 1 ввода основных параметров системы, задают основные параметры системы, такие, например, как рабочая температура лазера, ток накачки перестраиваемого полупроводникового лазера 3, режим модуляции оптической частоты указанного лазера, режим регистрации и оцифровки детектируемого сигнала, параметры обработки спектров пропускания, режим вывода и визуализации получаемых результатов. Затем активируют блок 5 термостабилизации, используя который стабилизируют рабочую температуру перестраиваемого полупроводникового лазера, которой определяется спектральный диапазон работы лазера. Активируют блок 6 накачки и управления спектральными и мощностными параметрами излучения перестраиваемого полупроводникового лазера, что приводит к генерации оптического лазерного излучения с модуляцией оптической частоты в диапазоне, необходимом и достаточном для регистрации двух аналитических линий поглощения, одна из которых принадлежит молекулам 12СО2, а другая молекулам 13СО2. Далее, используя блок 2 выбора параметров системы, осуществляют выбор спектральных и частотных характеристик лазерного излучения, температурного режима работы лазера, параметров сканирования спектров, их регистрации, оцифровки, передачи, буферирования, хранения, обработки спектральных данных, затем с помощью блока 4 управления системой осуществляют поддержание перечисленных выше заданных параметров системы, поддержание и синхронизацию циклов сканирования спектров, их регистрации, оцифровки, передачи, буферирования, хранения, обработки спектральных данных и выдачи результата измерений. С помощью блока 7 формирования пространственных характеристик лазерного пучка осуществляют коллимацию расходящегося излучения перестраиваемого полупроводникового лазера в пучок, пригодный для пропускания через исследуемый объект, и фокусировку на устройство детектирования оптического излучения - фотоприемник. Пропускают лазерное излучение через объект 8 спектрального анализа, содержащий пары 12CO2 и 13СО2, находящийся в открытой атмосфере или в герметичном объеме, снабженном устройствами ввода и вывода излучения и напуска анализируемой среды. С помощью блока 9 детектирования лазерного излучения, в качестве которого может быть использован фотодетектор, производят регистрацию лазерного излучения и выделяют в принимаемом модулированном лазерном сигнале радиочастотную составляющую, содержащую информацию о спектрах пропускания исследуемой среды, и обращают ее в электрический радиочастотный сигнал. Используя блок 10 предварительного усиления регистрируемого радиочастотного сигнала, осуществляют предварительное усиление регистрируемого с помощью фотодетектора радиочастотного сигнала, содержащего информацию о спектрах пропускания исследуемой среды, и, если необходимо, аналоговое дифференцирование регистрируемого сигнала. С помощью блока 11 оцифровки, считывания, накопления и сохранения регистрируемого сигнала осуществляют перевод аналогового радиочастотного сигнала, регистрируемого с помощью фотодетектора и содержащего информацию о спектрах пропускания исследуемой среды, в цифровую форму, считывание получаемого цифрового сигнала и передачу его в память программно-аппаратного комплекса, предназначенную для накопления и хранения цифровой информации. Активируя блок 12 обработки лазерных спектров пропускания, осуществляют математическую обработку получаемой цифровой информации - спектров пропускания, позволяющую рассчитывать спектр коэффициента поглощения в аналитических линиях 12СО2 и 13CO2 в регистрируемом диапазоне спектра. Используя блок 13 расчета относительного содержания 12CO2 и 13CO2 в анализируемой среде, осуществляют расчет содержания 12СО2 и 13СО2 в анализируемой среде, а также их относительного содержания. Активируя блок 14 вывода результирующих данных, осуществляют вывод и визуализацию поученных данных в виде численного значения относительного содержания молекул 12СО2 и 13СО2 в анализируемой среде, кривой на мониторе или экране, отражающей изменения измеряемой величины со временем, и/или в виде файла, содержащего последовательность цифровых данных по относительному содержанию молекул 12СО2 и 13CO2 в анализируемой среде.Activating the input unit 1 of the input of the main parameters of the system, set the basic parameters of the system, such as, for example, the operating temperature of the laser, the pump current of the tunable semiconductor laser 3, the modulation mode of the optical frequency of the specified laser, the mode of registration and digitization of the detected signal, the processing parameters of the transmission spectra, output mode and visualization of the results. Then activate the
На Фиг.2 представлен лазерный спектр пропускания CO2, содержащий рядом расположенные колебательно-вращательные линии молекул 12CO2 и 13СО2. Указана идентификация линий поглощения.Figure 2 presents the laser transmission spectrum of CO 2 containing adjacent vibrational-rotational lines of molecules 12 CO 2 and 13 CO 2 . Identification of absorption lines is indicated.
Пример устройства для определения относительной концентрации молекул 12CO2 и 13СО2 An example of a device for determining the relative concentration of molecules of 12 CO 2 and 13 CO 2
Устройство для определения относительной концентрации молекул 12СО2 и 13СО2 содержит перестраиваемый полупроводниковый лазер, блок формирования пространственных характеристик лазерного пучка, объект спектрального анализа в герметичном объеме с устройствами ввода и выводы излучения и напуска анализируемой среды, блок детектирования лазерного излучения и блок предварительного усиления регистрируемого радиочастотного сигнала. В него также входят: блок ввода основных параметров, блок выбора параметров системы, блок накачки и управления спектральными и мощностными параметрами излучения перестраиваемого полупроводникового лазера, блок термостабилизации, блок оцифровки, считывания, накопления и сохранения регистрируемого сигнала, блок обработки лазерных спектров пропускания, блок расчета относительного содержания 12CO2 и 13СО2 в анализируемой среде и блок вывода результирующих данных.A device for determining the relative concentration of 12 CO 2 and 13 CO 2 molecules contains a tunable semiconductor laser, a unit for forming the spatial characteristics of the laser beam, an object of spectral analysis in a sealed volume with input devices and outputs for radiation and inlet of the analyzed medium, a laser radiation detection unit and a preliminary amplification unit registered radio frequency signal. It also includes: a unit for inputting the main parameters, a unit for selecting system parameters, a unit for pumping and controlling the spectral and power parameters of the radiation of a tunable semiconductor laser, a unit for thermal stabilization, a unit for digitizing, reading, accumulating and storing the recorded signal, a unit for processing laser transmission spectra, a unit for calculating the relative content of 12 CO 2 and 13 CO 2 in the analyzed medium and the output data output unit.
Блок ввода основных параметров системы представляет собой в данном примере блок компьютерной программы, с помощью которого задают или загружают из памяти прежние значения, основные параметры системы, такие как рабочая температура лазера, ток накачки лазера, режим модуляции оптической частоты лазера, режим регистрации и оцифровки детектируемого сигнала, параметры обработки спектров пропускания, режим вывода и визуализации получаемых результатов. С помощью блока управления системой осуществляют поддержание перечисленных выше заданных параметров системы, поддержание и синхронизацию циклов сканирования спектров, их регистрации, оцифровки, передачи, буферирования, хранения, обработки спектральных данных и выдачи результата измерений. Блок термостабилизации рабочей температуры перестраиваемого полупроводникового лазера представляет собой совокупность электронной системы автоматического управления и криостата, включающего датчики температуры, активный нагревательный элемент и охлаждающий элемент. Вблизи комнатных температур в качестве последних может использоваться электрический холодильник типа Пельте, а при криогенных температурах - система на основе заливного азотного криостата. С помощью блока термостабилизации температуру теплообменника, на котором смонтирован лазер, поддерживают около заданного значения, которое зависит от параметров лазера и может лежать в диапазоне температур жидкого азота от 80К до 90К или комнатных температур от +18°С до +22°С, с точностью ~10-3 градуса. Блок накачки и управления спектральными и мощностными параметрами излучения перестраиваемого полупроводникового лазера представляет собой источник периодически повторяющихся импульсов тока, имеющих частоту повторения около 120 Гц, длительность импульсов 3 мс, амплитуду тока от 100 мА. В качестве лазера используют перестраиваемый диодный лазер, генерирующий на длине волны 4.35 мкм при температуре 85К. Накачка такого лазера токовыми импульсами, параметры которых приведены выше, позволяет получить перестройку частоты в течение одного импульса порядка ~3 см-1, что достаточно для регистрации в одном импульсе двух линий поглощения, одна из которых принадлежит молекулам 12СО2, а другая - молекулам 13СО2.The input block of the main system parameters is in this example a computer program block with which the previous values are set or loaded from the memory, the main system parameters, such as the laser operating temperature, laser pump current, laser optical frequency modulation mode, detection and digitization mode of the detected signal, transmission spectrum processing parameters, output mode and visualization of the results. Using the system control unit, the above-specified system parameters are maintained, the spectra are scanned, recorded, digitized, transmitted, buffered, stored, processed, processed, and the spectral data are synchronized and measured. The unit for thermal stabilization of the operating temperature of a tunable semiconductor laser is a combination of an electronic automatic control system and a cryostat, including temperature sensors, an active heating element, and a cooling element. Near room temperatures, an Pelté type electric refrigerator can be used as the latter, and at cryogenic temperatures, a system based on an inlet nitrogen cryostat. Using the thermal stabilization unit, the temperature of the heat exchanger on which the laser is mounted is maintained around a predetermined value, which depends on the laser parameters and can lie in the temperature range of liquid nitrogen from 80K to 90K or room temperatures from + 18 ° C to + 22 ° C, with accuracy ~ 10 -3 degrees. The pump and control unit for the spectral and power parameters of the radiation of a tunable semiconductor laser is a source of periodically repeating current pulses having a repetition frequency of about 120 Hz, a pulse duration of 3 ms, and a current amplitude of 100 mA. A tunable diode laser generating at a wavelength of 4.35 μm at a temperature of 85K is used as a laser. The pumping of such a laser by current pulses, the parameters of which are given above, allows one to obtain a frequency tuning for one pulse of the order of ~ 3 cm -1 , which is sufficient for recording two absorption lines in one pulse, one of which belongs to 12 CO 2 molecules, and the other to molecules 13 CO 2 .
Для формирования пространственных характеристик лазерного пучка применяют объектив, фокусирующий излучение на чувствительную площадку фотодетектора. Лазерное излучение пропускают через оптическую кювету длиной 10 см и диаметром 20 мм, снабженную окошками и устройствами напуска анализируемой среды, в которой находится объект спектрального анализа, содержащий 12СО2 и 13CO2. Для детектирования лазерного излучения в диапазоне 4.35 мкм используют фотодиод на основе соединения InSb с диаметром чувствительной площадки 500 мкм и быстродействием 5 нс. С его помощью производят регистрацию лазерного излучения, в результате которой из принимаемого модулированного лазерного сигнала выделяют радиочастотную составляющую, содержащую информацию о спектрах пропускания исследуемой среды, и обращают в электрический радиочастотный сигнал. Блок предварительного усиления регистрируемого радиочастотного сигнала, с помощью которого осуществляют предварительное усиление регистрируемого с помощью фотодетектора радиочастотного сигнала, содержащего информацию о спектрах пропускания исследуемой среды, представляет собой токовый усилитель, выполненный на основе стандартных дифференциальных усилителей. При необходимости одновременно с усилением регистрируемого сигнала производят его аналоговое дифференцирование. Блок оцифровки, считывания, накопления и сохранения регистрируемого сигнала базируется на использовании стандартного микроконтроллера, с помощью которого осуществляют перевод аналогового радиочастотного сигнала, регистрируемого с помощью фотодетектора и содержащего информацию о спектрах пропускания исследуемой среды, в цифровую форму, считывание получаемого цифрового сигнала и передачу его в память программно-аппаратного комплекса, предназначенную для накопления и хранения цифровой информации. Блок обработки лазерных спектров пропускания представляет собой блок компьютерной программы, осуществляющей поддержку работы всего программно-аппаратного комплекса. С помощью этого блока осуществляют математическую обработку получаемой цифровой информации - спектров пропускания - позволяющую рассчитывать спектр коэффициента поглощения в аналитических линиях 12CO2 и 13CO2 в регистрируемом диапазоне спектра. С помощью блока расчета относительного содержания 12СО2 и 13СО2 в анализируемой среде осуществляют расчет содержания 12CO2 и 13CO2 в анализируемой среде, а также их относительного содержания. С помощью блока вывода результирующих данных системы осуществляют вывод и визуализацию поученных данных в виде численного значения относительного содержания молекул 12CO2 и 13СО2 в анализируемой среде, кривой на мониторе или экране, отражающей изменения измеряемой величины со временем, и/или в виде файла, содержащего последовательность цифровых данных по относительному содержанию молекул 12CO2 и 13CO2 в анализируемой среде.To form the spatial characteristics of the laser beam, a lens is used that focuses the radiation on the sensitive area of the photodetector. Laser radiation is passed through an optical cell with a length of 10 cm and a diameter of 20 mm, equipped with windows and inlet devices of the analyzed medium, in which there is a spectral analysis object containing 12 CO 2 and 13 CO 2 . To detect laser radiation in the range of 4.35 μm, a photodiode based on an InSb compound with a diameter of the sensitive area of 500 μm and a speed of 5 ns is used. With its help, laser radiation is recorded, as a result of which a radio-frequency component containing information about the transmission spectra of the test medium is extracted from the received modulated laser signal and converted into an electric radio-frequency signal. The pre-amplification unit of the recorded RF signal, with which the pre-amplification of the RF signal recorded by the photodetector containing information about the transmission spectra of the medium under study is carried out, is a current amplifier based on standard differential amplifiers. If necessary, simultaneously with the amplification of the recorded signal, its analog differentiation is performed. The block for digitizing, reading, accumulating and storing the recorded signal is based on the use of a standard microcontroller, with the help of which the analog radio frequency signal recorded by the photodetector and containing information on the transmission spectra of the medium under study is converted into digital form, the received digital signal is read out and transmitted to memory of a hardware-software complex designed for the accumulation and storage of digital information. The processing unit of the laser transmission spectra is a unit of a computer program that supports the operation of the entire software and hardware complex. Using this unit, mathematical processing of the obtained digital information — transmittance spectra — is carried out, which allows one to calculate the absorption coefficient spectrum in the analytical lines of 12 CO 2 and 13 CO 2 in the recorded spectrum range. Using the unit for calculating the relative content of 12 CO 2 and 13 CO 2 in the analyzed medium, the content of 12 CO 2 and 13 CO 2 in the analyzed medium, as well as their relative content, are calculated. Using the output unit of the system output data, the obtained data are output and visualized in the form of a numerical value of the relative content of 12 CO 2 and 13 CO 2 molecules in the analyzed medium, a curve on the monitor or screen reflecting changes in the measured value with time, and / or in the form of a file containing a sequence of digital data on the relative content of 12 CO 2 and 13 CO 2 molecules in the analyzed medium.
На Фиг.3 представлен лазерный спектр пропускания 12CO2 и 13CO2, описанный в примере. Здесь А - спектр пропускания 12CO2 и 13CO2, регистрируемый с помощью перестраиваемого полупроводникового лазера в районе 2297 см-1, длина волны излучения ~4.35 мкм соответствует частоте излучения ~2297 см-1, слева линия 12CO2, справа-линия 13CO2, параметры лазерного импульса: длительность ~3.5 мс, частота повторения ~120 Гц, амплитуда тока накачки 100 мА, длина оптического пути ~10 см, суммарное содержание СО2 в кювете ~3%, Б - спектр коэффициента поглощения 12СО2 и 13СО2, получаемый в результате обработки лазерного спектра пропускания (А) и используемый для вычисления относительно содержания анализируемых веществ.Figure 3 presents the laser transmission spectrum of 12 CO 2 and 13 CO 2 described in the example. Here A is the transmission spectrum of 12 CO 2 and 13 CO 2 recorded with a tunable semiconductor laser in the region of 2297 cm -1 , the radiation wavelength ~ 4.35 μm corresponds to the radiation frequency ~ 2297 cm -1 , the line on the left is 12 CO 2 , and the right is the line 13 CO 2 , laser pulse parameters: duration ~ 3.5 ms, repetition frequency ~ 120 Hz, amplitude of the pump current 100 mA, optical path length ~ 10 cm, total CO 2 content in the cuvette ~ 3%, B - absorption spectrum of 12 CO 2 and 13 CO 2 obtained by processing the laser transmission spectrum (A) and used to calculate studies on the content of the analytes.
Для того чтобы повысить чувствительность устройства для определения относительной концентрации молекул l2CO2 и 13СО2 регистрируют и применяют первую и/или вторую производные спектров пропускания 12СО2 и 13СО2. Для этого в блоке предварительного усиления регистрируемого радиочастотного сигнала используют дифференциальное усиление детектируемого с помощью фотодетектора радиочастотного сигнала или дополнительный фильтр высоких частот, настроенный на требуемый радиочастотный диапазон, позволяющие получить на выходе блока предварительного усиления регистрируемого радиочастотного сигнала аналоговый сигнал, соответствующий первой или второй производным спектра пропускания. При этом искомые концентрации 12СО2 и 13СО2 пропорциональны размаху резонансных особенностей, образуемых первой или второй производными линий поглощения 12СО2 и 13CO2, и интенсивностям лазерного излучения на частотах резонансного поглощения в линиях 12СО2 и 13СО2, которые учитывают при проведении вычислений.In order to increase the sensitivity of the device for determining the relative concentration of molecules l2 CO 2 and 13 CO 2 is recorded and applying the first and / or second derivatives of the spectra transmittance of 12 CO 2 and 13 CO 2. To do this, in the pre-amplification unit of the recorded RF signal, use the differential amplification of the RF signal detected by the photodetector or an additional high-pass filter tuned to the required radio frequency range, allowing to obtain an analog signal corresponding to the first or second derivatives of the transmission spectrum at the output of the pre-amplification unit of the detected RF signal . In this case, the desired concentrations of 12 СО 2 and 13 СО 2 are proportional to the range of resonance features formed by the first or second derivatives of the absorption lines of 12 СО 2 and 13 CO 2 and the laser radiation intensities at the resonance absorption frequencies in the 12 СО 2 and 13 СО 2 lines, which taken into account when performing calculations.
Для расчета относительного содержания 12CO2 и 13СО2 в исследуемой среде блок обработки лазерных спектров пропускания и блок расчета относительного содержания 12СО2 и 13CO2 в анализируемой среде настраивают на работу со спектрами производных.To calculate the relative content of 12 CO 2 and 13 CO 2 in the medium under study, the processing unit of the laser transmission spectra and the block for calculating the relative content of 12 CO 2 and 13 CO 2 in the analyzed medium are tuned to work with the spectra of derivatives.
В этом случае при низком содержании 12СО2 и 13СО2, в исследуемой газовой результат получается более точным.In this case, with a low content of 12 CO 2 and 13 CO 2 , the result of the gas under investigation is more accurate.
Кроме того, для повышения чувствительности определения относительной концентрации молекул 12СО2 и 13CO2 используют многоходовые оптические схемы пропускания лазерного излучения через анализируемую среду, позволяющие увеличить величину резонансного поглощения в линиях 12CO2 и 13CO2 при сохранении габаритов оптической кюветы. В этом случае при низком содержании 12СО2 и 13СО2 в исследуемой среде результат также получается более точным.In addition, to increase the sensitivity of determining the relative concentration of 12 CO 2 and 13 CO 2 molecules, multi-pass optical transmission schemes for laser radiation through the analyzed medium are used, which make it possible to increase the resonance absorption in the 12 CO 2 and 13 CO 2 lines while maintaining the dimensions of the optical cell. In this case, with a low content of 12 CO 2 and 13 CO 2 in the test medium, the result is also more accurate.
Таким образом, достигнут желаемый технический результат, а именно: предложен способ определения относительной концентрации молекул 12СО2 и 13СО2 который является простым в реализации, применим для анализа изотопного состава выдыхаемого воздуха для целей медицинской диагностике, а также предложено устройство, которое бы позволяло осуществлять данный способ практически.Thus, the desired technical result was achieved, namely: a method for determining the relative concentration of 12 CO 2 and 13 CO 2 molecules that is simple to implement is proposed, applicable for the analysis of the isotopic composition of exhaled air for medical diagnostics, and a device is proposed that would allow implement this method in practice.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬINDUSTRIAL APPLICABILITY
Изобретение «Способ определения относительной концентрации молекул 12CO2 и 13СО2 и устройство для его осуществления» относится к области лазерной спектроскопии и анализа, а именно к области применения полупроводниковых лазеров, и может быть использовано для диагностики и анализа изотопического состава газовых смесей с помощью перестраиваемых диодных лазеров, в частности для определения относительной концентрации молекул 12СО2 и 13CO2 в выдыхаемом воздухе для целей медицинской диагностики.The invention "A method for determining the relative concentration of 12 CO 2 and 13 CO 2 molecules and a device for its implementation" relates to the field of laser spectroscopy and analysis, and in particular to the field of application of semiconductor lasers, and can be used to diagnose and analyze the isotopic composition of gas mixtures using tunable diode lasers, in particular for determining the relative concentration of 12 CO 2 and 13 CO 2 molecules in exhaled air for medical diagnostic purposes.
Изобретение промышленно применимо. Спектр применения данного изобретения довольно широк. Это контроль и управление системами, предназначенными для разделения стабильных изотопов углерода 12С и 13С, аналитические системы для анализа изотопного состава выдыхаемого воздуха для целей неинвазивной медицинской диагностики. Описанный способ и устройство, с помощью которого указанный способ может быть осуществлен, могут широко применяться в биотехнологии, в медицине, в фармацевтике и других областях народного хозяйства.The invention is industrially applicable. The range of application of this invention is quite wide. This is the control and management of systems designed to separate stable carbon isotopes 12 C and 13 C, analytical systems for analyzing the isotopic composition of expired air for non-invasive medical diagnostics. The described method and device by which this method can be implemented can be widely used in biotechnology, medicine, pharmaceuticals and other areas of the national economy.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES
1. Kajiwara M., Takatori К., Iida К., Noda A., Tachikawa Т., Tsutsui K., Kubo Y., Mori M. An infrared analyzer for on-site 13C-urea breath tests to detect H.pylori infection // Amer. Clin. Lab. 1997. Vol.16. P.28-29.1. Kajiwara M., Takatori K., Iida K., Noda A., Tachikawa T., Tsutsui K., Kubo Y., Mori M. An infrared analyzer for on-site 13 C-urea breath tests to detect H. pylori infection // Amer. Clin. Lab. 1997. Vol.16. P.28-29.
2. Cooper D.E., Martinelli R.U., Carlisle C.B., Riris H., Bour D.B., Menna R.J. Measurement of 13СО2/12СО2 ratio for medical diagnostics with 1.6-μm distributed-feedback semiconductor diode laser // Appl. Opt. 1993. Vol.32. No.33. P.6727-6731.2. Cooper DE, Martinelli RU, Carlisle CB, Riris H., Bour DB, Menna RJ Measurement of 13 CO 2/12 CO 2 ratio for medical diagnostics with 1.6-μm distributed-feedback semiconductor diode laser // Appl. Opt. 1993. Vol. 32. No.33 P.6727-6731.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006129672/28A RU2319136C1 (en) | 2006-08-16 | 2006-08-16 | Method and device for determining relative concentration of isopolymers of carbon dioxide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006129672/28A RU2319136C1 (en) | 2006-08-16 | 2006-08-16 | Method and device for determining relative concentration of isopolymers of carbon dioxide |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2319136C1 true RU2319136C1 (en) | 2008-03-10 |
Family
ID=39281028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006129672/28A RU2319136C1 (en) | 2006-08-16 | 2006-08-16 | Method and device for determining relative concentration of isopolymers of carbon dioxide |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2319136C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2453826C2 (en) * | 2010-06-04 | 2012-06-20 | Учреждение Российской академии наук Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН (ИОФ РАН) | Method of comparing abundance of 12co2 and 13co2 isotopomers in samples of gas mixtures and apparatus for comparing abundance of 12co2 and 13co2 isotopomers in samples of gas mixtures |
| RU2550378C1 (en) * | 2014-01-30 | 2015-05-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method of high sensitive real time monitoring of long-life global radionuclide 14c in the gas phase of technological processing of spent nuclear fuel |
-
2006
- 2006-08-16 RU RU2006129672/28A patent/RU2319136C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| COOPER D.E. ET AL. Measurement of 12 CO 2 / 13 CO 2 ratio for medical diagnostics with 1.6 μm distributed-feedback semiconductor diode laser. Appl. Opt. 1993, v.32, №33, p.6727-6731. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2453826C2 (en) * | 2010-06-04 | 2012-06-20 | Учреждение Российской академии наук Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН (ИОФ РАН) | Method of comparing abundance of 12co2 and 13co2 isotopomers in samples of gas mixtures and apparatus for comparing abundance of 12co2 and 13co2 isotopomers in samples of gas mixtures |
| RU2550378C1 (en) * | 2014-01-30 | 2015-05-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method of high sensitive real time monitoring of long-life global radionuclide 14c in the gas phase of technological processing of spent nuclear fuel |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102027344B (en) | Infrared spectrometer | |
| EP2745097B1 (en) | Cavity enhanced laser based gas analyzer | |
| Nadezhdinskii et al. | High sensitivity methane analyzer based on tuned near infrared diode laser | |
| US7957001B2 (en) | Wavelength-modulation spectroscopy method and apparatus | |
| US7994479B2 (en) | Infrared spectrometer | |
| CN109283141B (en) | Exhaled gas spectrum detection system and method capable of removing water vapor interference | |
| Dong et al. | Rapid and real-time analysis of volatile compounds released from food using infrared and laser spectroscopy | |
| RU2384837C1 (en) | Method of simultaneous determination of co and co2 molecules concentration and device for simultaneous determination of co and co2 molecules concentration | |
| KR20080085747A (en) | Method and apparatus for gas concentration quantitative analysis | |
| Shang et al. | Quartz-enhanced photoacoustic NH3 sensor exploiting a large-prong-spacing quartz tuning fork and an optical fiber amplifier for biomedical applications | |
| US7427760B2 (en) | Infrared spectrometer | |
| Zhou et al. | Pressure optimization of an EC-QCL based cavity ring-down spectroscopy instrument for exhaled NO detection | |
| Stepanov et al. | Multicomponent analysis of biomarkers in exhaled air using diode laser spectroscopy | |
| Malara et al. | Combining a difference-frequency source with an off-axis high-finesse cavity for trace-gas monitoring around 3 μm | |
| Petrov et al. | Multipass Raman gas analyzer for monitoring of atmospheric air composition | |
| RU2319136C1 (en) | Method and device for determining relative concentration of isopolymers of carbon dioxide | |
| RU2544264C1 (en) | Method of gas analysis of natural gas | |
| RU2453826C2 (en) | Method of comparing abundance of 12co2 and 13co2 isotopomers in samples of gas mixtures and apparatus for comparing abundance of 12co2 and 13co2 isotopomers in samples of gas mixtures | |
| JP7006800B2 (en) | Gas measuring device and gas measuring method | |
| JPH0217446A (en) | Process evaluation by isotope enrichment | |
| JPH05296922A (en) | Carbon isotope analyzing instrument | |
| RU84986U1 (en) | DEVICE FOR SIMULTANEOUS DETERMINATION OF THE CONCENTRATION OF CO AND CO2 MOLECULES IN A GAS-MEDIUM | |
| Deng et al. | Sensitive detection of acetylene by second derivative spectra with tunable diode laser absorption spectroscopy | |
| RU2384836C1 (en) | Method of simultaneous determination of co and co2 molecules concentration in gaseous medium and device for simultaneous determination of co and co2 molecules concentration in gaseous medium | |
| Jiang et al. | Simultaneous detection of atmospheric CO2 and H2O using a DFB diode laser based absorption spectrometer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20091126 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110817 |