SU1095784A1

SU1095784A1 - Method and apparatus for measuring concentration of molecular hydrogen

Info

Publication number: SU1095784A1
Application number: SU823398016A
Authority: SU
Inventors: А.Ф. Бункин; А.Л. Суровегин
Original assignee: Институт геохимии и аналитической химии им.В.И.Вернадского
Priority date: 1982-02-18
Filing date: 1982-02-18
Publication date: 1992-05-30

Abstract

1, Способ измерени фоновых концентрзций молекул рного водорода, включающий облучение объема среды лазерным излучением на частотах и, и СО, разность которых совпадает с частотой вращательных колебаний молекул рного водорода, и регистрацию рассе нного излучени на тех же частотах, отличающийс тем, что, с целью обеспечени дистанционной регистрации водорода в реальной атмосфере и повышени экспрессности, допоЛнительно облучают среду излучением на частоте Q с изменением задержки строб-импульса на врем прохождени излучени через исследуемый объем, измен ют частоту излучени 1, a method for measuring background concentrations of molecular hydrogen, including irradiating a volume of a medium with laser radiation at frequencies and, and CO, the difference of which coincides with the frequency of rotational oscillations of molecular hydrogen, and recording the scattered radiation at the same frequencies, characterized in that to ensure the remote registration of hydrogen in a real atmosphere and to increase expressivity, they additionally irradiate the medium with radiation at frequency Q with a change in the delay of the strobe pulse for the duration of the passage of black light of the analyzed volume, alter the radiation frequency

Description

2, Устройство дл измерени фоновых концентраций молекул рного водорода , содержащее два лазера, спектрог граф, два ФЭУ, блок вывода информации, отличающеес тем, что оно д«по нительно содержит генератор строб-импульса, блок задержки стробимпульса , блок управлени длиной волны излучени второго лазера, два фотодатчика , автоколлиматор, четыре преоб разоватал импульсного напр жени , блок математической обработки и блок ввода программ, при этом оба лазера оптически св заны между собой и каждый из них оптически св зан с соответствующим фотодатмиком, а автоколлиматор оптически сопр жен со спектрографом, выход блока математической обработми соединен с блоком вывода информации. а входы соединены соответственно с блоком ввода программ, блоком задержки строб-импульса, выходом блока управле длиной волны излучени второго лазера и выходами преобразователей импульсного напр жени , входы которых соединены с выходом блока задержки строб-импульса, причем другие входы : преобразователей импульсного напр жени попарно соединены с фотодатчиками и ФЭУ, а входов блока задержки строб-импульса соединен с выходом ге нератора строб-импульса, оптически св занного с первым лазером, а другой с одним из выходов блока управлени длиной волны излучени второго лазера, второй выход которого соединен с вторым лазером с2, A device for measuring background concentrations of molecular hydrogen containing two lasers, a spectrograph, two photomultipliers, an information output unit, characterized in that it preferably contains a strobe pulse generator, a strobe pulse delay unit, a second wavelength control unit lasers, two photosensors, an autocollimator, four pulsed voltage converters, a mathematical processing unit, and a program input unit, while both lasers are optically interconnected and each of them is optically coupled to a corresponding photodatm, and the autocollimator is optically coupled to the spectrograph, the output of the unit is connected with mathematical processing to the information output unit. and the inputs are connected respectively to the program input unit, the strobe-pulse delay unit, the output of the second laser-controlled wavelength control unit, and the outputs of pulsed voltage transducers, the inputs of which are connected to the output of the strobe-pulse delay unit, and other inputs of the pulsed voltage transducers connected to photo sensors and a photomultiplier, and the inputs of the strobe pulse delay unit are connected to the output of the strobe pulse generator optically connected with the first laser, and the other to one of the outputs of the control unit second wavelength laser radiation, the second output of which is connected to the second laser with

Изобретение относитс к области спектроскопии газов и атмосферной оптики и может быть использовано в частности ДЛИ измерени содержани молекуjwipHoro водорода в аодах и приповерхностной атмосфере.The invention relates to the field of spectroscopy of gases and atmospheric optics, and can be used in particular for the long-term measurement of the content of hydrogen in aodes and the near-surface atmosphere.

Известен способ регистрации фоно-. вых концентраций водорода в воде, зак4ючаШ1ийс в изелеменим газов, рдстворенных в воде, с помощью камеры с пониженным давлением, после чего полученна проба газа пропускаетсй через хроматографимеекую колонку и поступает в твердоэлектролитную чейку, чувствительну ) только -к двум компонентам смеси газов: водороду и кислороду, Последний отдел етс в хроматогрзфической колонке,, Приращение тока в цепи чейки фиксируетс пишущим вольтметром .A known method of registering phono. Hydrogen concentrations in water are stored in water, dissolved in water, using a chamber with reduced pressure, after which the resulting gas sample is passed through a chromatographic column and enters the solid electrolyte cell, sensitive to only two components of the gas mixture: hydrogen and oxygen The latter is separated in the chromatogram column. The current increment in the circuit of the cell is recorded by a writing voltmeter.

Способ реализуетс с помощью устройства , состо щего из манометра электронного блока, форвакуумного насоса , баллона со сжатым аргоном, дозатора , хроматографической колонки, .колонки дл извлечени газов из воды, устройства забора воды, датчика, нагрузочного резистора, пишущего вольтметра , источника тока, вод ного насоса .The method is implemented using a device consisting of a manometer of an electronic unit, a backing pump, a cylinder with compressed argon, a metering unit, a chromatographic column, columns for extracting gases from water, a water intake device, a sensor, a load resistor, a writing voltmeter, a current source, and water. foot pump.

Врем аналиаа определ етс временем извлечени газов из воды и временем накоплени водорода и составл ет 3-5 мин.The analysis time is determined by the gas extraction time from the water and the hydrogen storage time and is 3-5 minutes.

Ошибка способа вследствие его многостадийности составл ет 20-30.The error of the method due to its multi-stage is 20-30.

Способ позвол ет измер ть концентацию водорода в воде на уровне ., но недостаточно зкспрессенThe method allows to measure the concentration of hydrogen in water at a level, but not sufficiently

и не обеспечивает дистанционной регистрации водорода в реальной атмосфере and does not provide remote registration of hydrogen in real atmosphere

Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс способ измерени концентрации молекул рного водорода, включающий облучение объема среды лазерным излучением на частотах (D, и COj разность которых совпадает с частотой вращательныхThe closest to the technical essence of the invention is a method for measuring the concentration of molecular hydrogen, including irradiating a volume of a medium with laser radiation at frequencies (D, and COj the difference of which coincides with the frequency of rotational

колебаний молекул рного водорода, и регистрацию рассе нного излучени на тех же частотах.molecular hydrogen vibrations, and scattered radiation recording at the same frequencies.

Способ состоит в пространственном совмещении в кювете с исследуемым ееThe method consists in the spatial combination in the cuvette with the examined person.

ществом двух лазерных пучков с частотами С0,,л такими, что СО,- (Ое р где QO частота комбинационно-акт 1Вного колебани излучаемых молекул. Вследствие нелинейно-оптических взаимодействий волн с частотами Q, на кубической нелинейности комбинационного типа (в центросимметричной среде), при амплитудной модул ции с частотой QO одной из волн (например. частоты d} ) , амплитуды другой волны также испытывает модул цию с частотой СОо , величины которой о определ етс по формуле: k. i6JrVN |uUa)nni--n)r)V где с - скорость- света; N - плот ,Л - сечение Кл изуность молекул; ,мых молекул; 1 - длина взаимодейст ВИЯ лучей с частотами Сх),, COg-, h - пос . то нна Планка; п - показатель пре ломлени среды на частоте W фактор, учитывающий разность населенностей исследуемых уровней при Т 300 К); Г - ширина резонанса; Р, Рг мощности волн с частотами СО,, СОг т.е. величина амплитудной модул ции пропорциональна числу частиц N, длине взаимодействи 1, мощности f, силе линии Кр Регистраци осуществл етс путем синхронного детектировани на частоте СО излучени с частотой Q выделенного спектральным прибором. . Способ реализуетс с помощью устройства , содержащего два лазера, спектрограф, два фотоэлектронных умножител (ФЭУ), блок вывода информации . Излучение лазеров пространственно совмещаетс в кювете, при этом ампли . туда излучени первого лазера модулируетс модул тором, частота модул ции задаетс генератором Оптическое излу чение ч.астоты Ci)i2 второго лазера выдел етс спектрографом, регистрирует;СЯ , и после усилени поступает на вхо синхронного детектора, выдел ющего составл ющую, соответствующую частоте модул ции СОд амплитуды первого лазера , амплитуда синхронного детектиро . ванного сигнала поступает на блок вывода информации. К недостаткам известного технического решени следует отнести невозмож ность его использовани при дистанционных измерени х, так как исследуемый рбъем должен находитьс между источником и приемником излучени , а также ограниченна чувствительность спо соба при детектировании малых примесей , в особенности при определении фоновых концентраций водорода. 1 4 Целью изобретени вл етс обеспечение дистанционной регистрации фоновых концентраций водорода в реальной атмосфере и повышение экспрессности измерений. Указанна цель достигаетс тем, что в способе регистрации фоновых концентраций молекул рного водорода,включающем облучение объема среды лазерным излучением на частотах СО, и СО, разность которых совпадает с частстой вращательных колебаний молекул рного водорода, и регистрацию рассе нного излучени на тех же частотах, дополнительно облучают среду излучением на частоте (О, с изменением задержки строб-импульса на врем прохождени излучени через исследуемый объем, измен ют частоту излучени Wg скачкообразно до получени нерезонансного рассе ни , регистрируют полученные интенсивности и определ ют величину ОНОВОЙ концентрации водорода по фор„ , D2 Л Г Г t , ,At DipJ Т « DlpA- Ар) J fiwj nz (1+nl r.Y 7,.2 TdJ . 16.С Y - коэффициент, св зываю1чий мощность излучени первого лазера с амплитудой отклика фотодатчика; а - посто нна Г1ланка; COg- кругова частота излучени второго лазера; П-- показатель преломлени среды на длине волны второго лазера; Г - ширина линии излучени вто рого лазера; 1+п - фактор, учитывающий разность населенностей; . -гд- - сечение рассе ни Кр дл водорода; 1 - длина взаимодействи лучей; N - концентраци молекул водорода; амплитуда импульса с ФЭУ на длине волны первого лазера; .амплитуда импульса с ФЭУ на длине волны второго лазера; D, - амплитуда импульса с фотодатчика на длине волны первого лазера;a society of two laser beams with frequencies C0,, l such that CO, - (Ое р where QO is the frequency of the Raman-1Vnogo vibrations of the emitted molecules. Due to nonlinear-optical interactions of waves with the frequencies Q, on the cubic nonlinearity of the combination type (in a centrosymmetric medium) , with amplitude modulation with the QO frequency of one of the waves (for example, frequency d}), the amplitude of the other wave also undergoes modulation with the COO frequency, the magnitude of which is determined by the formula: k. i6JrVN | uUa) nni - n) r ) V where c is the speed of light; N is a raft, L is a cross section. , my molecules; 1 - the length of the interaction of the WI rays with frequencies Cx) ,, COg-, h - pos. then nna Planck; n is the refractive index of the medium at the frequency W the factor taking into account the population difference of the studied levels at T 300 K); G is the width of the resonance; P, Pg of the power of the waves with the frequencies the magnitude of the amplitude modulation is proportional to the number of particles N, the interaction length 1, the power f, the strength of the line Kp. The registration is carried out by simultaneous detection at the frequency CO of the radiation with the frequency Q allocated by the spectral device. . The method is implemented using a device containing two lasers, a spectrograph, two photomultiplier tubes (PMT), an information output unit. The radiation of lasers is spatially combined in a cell, with the amplitude being. the radiation of the first laser is modulated by the modulator, the modulation frequency is set by the generator The optical radiation of the second laser frequency Ci) i2 is extracted by a spectrograph, registers, and, after amplification, goes to the input of a synchronous detector that extracts the component corresponding to the modulation frequency SOD amplitude of the first laser, the amplitude of synchronous detection. The signal is sent to the information output unit. The disadvantages of the known technical solution include the impossibility of its use in remote measurements, since the studied volume must be between the source and the radiation receiver, as well as the limited sensitivity of the method for detecting small impurities, especially when determining background concentrations of hydrogen. 1 4 The aim of the invention is to provide remote recording of background concentrations of hydrogen in a real atmosphere and to increase the speed of measurements. This goal is achieved by the fact that in the method of recording background concentrations of molecular hydrogen, including irradiating the volume of the medium with laser radiation at CO and CO frequencies, the difference of which coincides with the rotational oscillations of molecular hydrogen, and registering the scattered radiation at the same frequencies, additionally irradiate the medium with radiation at a frequency (O, with a change in the strobe-pulse delay for the time of radiation passing through the volume under study, change the frequency of radiation Wg abruptly until receiving a nonresonant scattering, record the intensities obtained and determine the magnitude of the ONOVAL concentration of hydrogen according to the form, "D2 L G T t,, At DipJ T" DlpA-Ap) J fiwj nz (1 + nl rY 7, .2 TdJ. 16.C Y is the coefficient associating the radiation power of the first laser with the amplitude of the photosensor response, a is constant G1 lanka, COg is the circular radiation frequency of the second laser, P is the refractive index of the medium at the wavelength of the second laser, G is the width of the radiation line of the second laser; 1 + n - factor taking into account the difference in populations; . -gd- is the cross section for scattering Kp for hydrogen; 1 - the length of the interaction of the rays; N is the concentration of hydrogen molecules; pulse amplitude with photomultiplier at the wavelength of the first laser; the amplitude of the pulse with a photomultiplier at the wavelength of the second laser; D, is the amplitude of the pulse from the photo sensor at the wavelength of the first laser;

D - амплитуда импульса с фотодатчика на длине волны второго лазера;D is the amplitude of the pulse from the photo sensor at the wavelength of the second laser;

, ,

Г) jDjp- аналогичные величины в резо Р нансном случае; t - врем задержки строб-импульса; дС - изменение времени задержкиD) jDjp are analogous values in the resonance case; t is the delay time of the strobe pulse; ds - change the delay time

. . строб-импульса. Способ может быть осуществлен устройством , содержащим два лазера, спектрограф, два ФЭУ, блок выврда информации , в который дополнительно введены генератор строб-импульса, блок задержки строб-импульса, блок управлени длиной волны излучени второго лазера , два фотодатчика, автоколлиматор , четыре преобразовател импульсного напр жени , блок математической обработки и блок ввода программ, при этом оба лазера оптически св заны между собой и каждый из них оптически. . strobe pulse. The method can be carried out by a device containing two lasers, a spectrograph, two photomultipliers, an information block, which additionally includes a strobe pulse generator, a strobe pulse delay block, a second laser radiation wavelength control unit, two photosensors, an autocollimator, four pulsed transducers voltage, a mathematical processing unit and a program input unit, while the two lasers are optically interconnected and each of them is optically

св зан с соответствующим фотодатчиком, 25 зерных лучей. а автоколлиматор оптически сопр жен со спектрографом, выход блока математической обработки соединен с блоком вывода информации, а входы соединены соответственно с блоком ввода прог- рамм, блоком задержки строб-импульса, выходом блока управлени длиной волны f злyчeни второго лазера и выходами преобразователей импульсного напр жени , входы которых соединены с выходом блока задержки стррб-импульса, причем другие входы преобразователей импульсного напр жени попарно соединены с фотодатчиками и ФЭУ, а один из входов блока задержки строб-импуль са соединен с выходом генератора i строб-импульса, оптически св занного с первым лазером, а второй - с одним из выходов блока управлени длиной волны излучени второго лазера, второй выход которого соединен со вторымassociated with the appropriate photo sensor, 25 grain beams. and the autocollimator is optically coupled to the spectrograph, the output of the mathematical processing unit is connected to the information output unit, and the inputs are connected respectively to the program input unit, the strobe-pulse delay unit, the output of the second laser's output wavelength control unit f, and the outputs of the pulse voltage transducers The inputs of which are connected to the output of the delay unit of the strb pulse, the other inputs of the pulse voltage converters are connected in pairs with the photosensors and the photomultiplier, and one of the inputs of the delay -impul sa generator connected to an output strobe pulse i, optically associated with the first laser and the second - with one of the outputs of the control unit of length of the second wavelength laser radiation, the second output of which is connected to the second

лазером.by laser.

На чертеже представлена принципиальна схема устройства о Оно состоит из йазера 1, например импульсного на Nd YAGl (частота повторени импульсов до 50 Гц), втора гармоника которого ( 1( 532 нм) имеет мощность Р 10Вт, длительность импульса t 10 НС, лазера 2 на красителе родамин 6Ш PI 500 кВт, ширина линии генерации U,01 , амплитудна нестабильность A-U,5 блока 3 управлени частотой лазера 2, двух фотодатмиков i,, 2 (выполненных, например.The drawing shows a schematic diagram of the device o It consists of a yazer 1, for example, a pulse on Nd YAGl (pulse repetition rate up to 50 Hz), the second harmonic of which (1 (532 nm) has a power P 10W, pulse duration t 10 HC, laser 2 on The dye rhodamine 6W PI 500 kW, the width of the generation line U, 01, amplitude instability AU, 5 of laser frequency control unit 3 2, two photodiots i ,, 2 (made, for example.

в виде фотодиодов или лавинных фотодиодов ), двух ФЭУ 5о1, 5-2, автоколлиматора 6, спектрографа 7, четырех стробируемых преобразователей 8.1, 8,2, , 8, импульсного напр жени . в посто нное, генератора Э строб-импульса , блока 10 задержек стробирующих импульсов, блока 11 математической обработки сигналов, блока 12 ввода программ обработки и блока 13 вывода информации в реальном масштабе времени , in the form of photodiodes or avalanche photodiodes), two PMTs 5-1, 5-2, autocollimator 6, spectrograph 7, four gated converters 8.1, 8.2, 8, pulsed voltage. to a constant, a strobe pulse generator E, a strobe pulse delay unit 10, a mathematical signal processing unit 11, a processing program input unit 12 and a real-time information output unit 13,

Устройство работает следующим обизлучение на длине волны лазера 1. Времл задержки выбираетс таким, что в случае точного резонанса врем задержки должно точно соответствоватьThe device operates as follows: radiation at the wavelength of the laser 1. The delay time is chosen such that in the case of exact resonance the delay time must exactly correspond to

50 времени прохождени светового сигнала от зоны пересечени лучей лазеров до ФЭУ, а в случае отсройки это врем отличаетс на некоторую величину t, причем величину ut легко оценить из50 times the passage of the light signal from the intersection of the laser beams to the photomultiplier, and in the case of interception this time differs by some value t, and the value ut is easy to estimate from

55 следующих соображений. Врем задержки t определ ет местоположение зоны, рассе нный свет из которой подвергаетс анализу. Изменение этого времени необходимо дл определени коэффициента разом. Варьиру угол между лучами с частотами СО и Gkij совмещают их в объеме , намеченном дл анализа. При этом в блоке 10 задержки стробирующих импульсов устанавливают задержку стробиругадего импульса, поступающего на преобразователи 8оЗ, 8.Ч, подключенные к ФЭУ и , соответствующую рассто нию до области пересечени лаЧастота 03 лазера 2 измен етс при помощи блока 3 управлени частотой скачкообразно, причем, если в одном импульсе условие СО) - ОЗг йр , Д р вращательна лини комбинационного рассе ни водорода, выполн етс точно, то в следующем импульсе расстройка от этого резонанса должна быть такова, чтобы имел место нерезонансный случай; Дл типичных значений ширины резонансных линий молекул рного водорода Г : 0,01 и типичных значений ширины спектра выходного излучени лазера 2 на красителе Гк.0,01 см (&ИДНО, что вполне достаточна отстройка на одну ширину линии генерации лазера. Блок управл ет также и временем i задержки стробирующего импульса, поступающего на преобразователь 6.3, соединенный с ФЭУ 5.1, регистрирующим поглощени излучени лазера 1, т.е. величина fit должна быть наименьшей дл того, чтобы можно было пренебречь локальными изменени ми коэффициента поглощени . В реальных услови х можно прин ть величину равной длительности стробирующего импульса. Сигналы со всех преобразователей S.I-S.t с блока 10 временных задержек и с блока 3 управлени частотой подаютс в блок 11 математической обработки , в качестве которого можно использовать микро-ЭВМ. Величины Р и Р представл ют собой мощности лазерных пучков в зоне пересечени , поэто-г му необходимо знать все потери энергии лазерного излучени на пути от из лучател до места пересечени и обратно . Дл этого предусмотрено переключение времени задержки стробирующего импульса и частоты лазерного излучени . В эксперименте известны ;амплитуды электрических Импульсов, поступающих с датчиков.:Обозначим: А - амплитуда импульса с первого ФЭУ регистрирующего излумени на длине волны лазера 1; А е амплитуда импульсов со Ф9У, регистрирующего излучени на длине волны лазера 2 D - амплитуда импульса фотодатчика 4.1 лазера 1; Dj. - амплитуда импульса с фотодатчика t. 2 лазера 2. В случае резонанса -к этим обозначени м добавл етс индекс р. 10 В блоке математической обработки происходит обработка сигналов по программе , реализующей следующую формулу; «4fi- г Dap A 2 J ( ut DI A,pJ rj где К - некотора посто нна величиV на, определ ема из формулы: с ) nJ(H-n)FY)/(l6ir K(tiCO de Y - коэффициент, св зывающий мощность излучени лазера 1 с амплитудой отклика фотодатчика, который находитс по измерени м. Дл увеличени томности измерени концентрации водорода примен етс усреднение результатов по нескольким импульсам. Применение изобретени , его новой методики дистанционной регистрации с использованием нового устройства позBoimer получить/Экспрессную и томную . информацию о фоновом содержании концентрации водорода в атмосфере. Экс п|юссность способа гн евышает экспрессность ныне примен емых способов более чем на два пор дка мто, в свою очередь ,: опреде/мет высокое пространственное разрешение способа, позвол ющее наб1гщдать п тнистую структуру распределени водорода над поверхностью Земли и в природных водах в натурных экспериментах.55 the following considerations. The delay time t determines the location of the zone from which the scattered light is being analyzed. Changing this time is necessary to determine the coefficient at once. By varying, the angle between the beams with the frequencies CO and Gkij combine them in the volume intended for analysis. At the same time, in block 10 of the strobe pulse delay, a strobe delay is set for the pulse arriving at the 8оЗ, 8.Ч converters connected to the photomultiplier and corresponding to the distance to the intersection area of the frequency 03 of laser 2 is changed using frequency control unit 3 in steps, if in one impulse the condition CO) - Ozg jr, D p is the rotational line of the combinational scattering of hydrogen, is fulfilled exactly, then in the next impulse the detuning from this resonance must be such that a nonresonant layer occurs ah; For typical values of the width of the resonance lines of molecular hydrogen G: 0.01 and typical values of the width of the output spectrum of the laser 2 for the dye Gk.0.01 cm (& DID, which is quite sufficient detuning by one width of the laser generation line. The unit controls also, the delay time i of the gating pulse arriving at the transducer 6.3 connected to the photomultiplier 5.1 detecting the absorption of laser radiation 1, i.e., the fit value should be the smallest so that local variations in the absorption coefficient can be neglected. Under the conditions, you can accept a value equal to the duration of the gating pulse. Signals from all SI-St converters from the 10 time delay block and from the frequency control block 3 are sent to the mathematical processing unit 11, for which you can use a micro-computer. represent the power of the laser beams in the intersection zone, therefore it is necessary to know all the energy losses of the laser radiation from the transmitter to the intersection and back. For this purpose, switching of the delay time of the strobe pulse and the frequency of the laser radiation is provided. In the experiment, the amplitudes of the electric pulses coming from the sensors are known: Let us denote: A - the amplitude of the pulse from the first photomultiplier recording the response at the laser wavelength 1; And e is the amplitude of pulses with a F9U recording radiation at a laser wavelength of 2 D — the pulse amplitude of a photosensor 4.1 of a laser 1; Dj. - pulse amplitude from photo sensor t. 2 lasers 2. In the case of resonance, the index p is added to these designations. 10 In the mathematical processing block, the signals are processed according to a program that implements the following formula; "4fi-g Dap A 2 J (ut DI A, pJ rj where K is some constant value, determined from the formula: c) nJ (Hn) FY) / (l6ir K (tiCO de Y - coefficient connecting The radiation power of laser 1 with the amplitude of the response of the photo sensor, which is located on the measurements. To increase the languor of the measurement of hydrogen concentration, averaging the results of several pulses is used. Application of the invention, its new remote registration method using the Boimer positve / Express and languid device. background concentration of concentration Atmosphere in the atmosphere. The expo method is more rapid than the currently used methods by more than two orders of magnitude, in turn: a high spatial resolution of the method, allowing for a spotted distribution of hydrogen over the Earth’s surface and natural waters in natural experiments.

NJNJ

«о"about

1717

«Nl"Nl

yi2)yi2)

ь s

..

00 «ха00 "ha

Claims

1. A method for measuring background concentrations of molecular hydrogen, including irradiating a volume of a medium with laser radiation at frequencies and), and

the difference of which coincides with the frequency of rotational oscillations of molecular hydrogen, and the recording of scattered radiation at the same frequencies, characterized in that, in order to ensure remote registration of hydrogen in a real atmosphere and increase expressivity, the medium is irradiated with radiation at a frequency with a change in delay

the strobe pulse during the passage of radiation through the investigated volume, change the frequency of the radiation abruptly to obtain non-resonant scattering, record the received intensities and determine the value of the background concentration of · hydrogen by the formula:

Ν = κΓ ^ ^Ρ - 2 * -L. G _eX pX. -ί- Ш (4 EDL ' ¹

[Pgr Αζ I H AC. β Α | ρΊ р} ’

„_! Ω1η! (Ϊ́ + η) Γϊ) / where to aZuao T *

£ (0 _g g

1 + n

86

one

N

BUT.

^ϋ 2 coefficient connecting the radiation power of the first laser with the amplitude of the photosensor response;

Planck's constant;

circular frequency of the second laser;

the refractive index of the medium at the second laser wavelength; line width of the second laser;

factor taking into account the difference in populations;

scattering cross-section cr for water-. kind;

beam interaction length; concentration of hydrogen molecules; the amplitude of the pulse from the photolinker, ktronnogo multiplier (PMT) at the wavelength of the first laser; pulse amplitude with photomultiplier at the wavelength of the second laser; the amplitude of the pulse from the photo sensor at the wavelength of the first laser;

the amplitude of the pulse from the photo sensor at the wavelength of the second laser;

νν

with -. с similar values in the rescue case;

time delay strobe pulse; change the delay time of the strobe pulse.

1095784 A1

'ЮУ5784

and

3

2. A device for measuring background concentrations of molecular hydrogen containing two lasers, a spectrograph, two photomultipliers, an information output unit, 5 distinguished by the fact that it additionally contains a strobe pulse generator, a strobe pulse block, a length control unit second laser radiation waves, two photo-10 sensors, an autocollimator, four pulsed voltage transducers, a mathematical processing unit and a program entry unit, both lasers {are optically interconnected and each 15 of them is optically connected to a corresponding photocell, and the autocollimator is optically coupled to the spectrograph, the output of the mathematical processing unit is connected to the information output unit,

and the inputs are connected respectively with the / program input unit, the strobe-pulse delay unit, the output of the second laser radiation wavelength control unit and the outputs of the pulse voltage converters, whose inputs are connected to the output of the strobe-pulse delay unit, and the other inputs are ·; pulsed voltage transducers are pairwise connected to photo sensors and a photomultiplier, and one of the inputs of the strobe-pulse delay unit is connected to the output of a strobe-pulse generator optically connected to the first laser, and the other to one of the outputs of the second wavelength control unit of the second laser, the second the output of which is connected to the second laser "