[发明专利]大气OH自由基测量系统和方法

说明书

本发明提供一种大气OH自由基测量系统，包括第一激光器、检测腔、荧光光谱检测器、数据处理装置，所述第一激光器发出的第一激光束入射所述检测腔，所述检测腔内充有气体样品，所述检测腔内OH自由基被激发出荧光，所述荧光由所述荧光光谱检测器和所述数据处理装置进行分析处理，所述测量系统还包括一个臭氧测量装置用于测量所述检测腔内的臭氧浓度、一个第一光路调整件以及一个第二光路调整件。本发明还提供了采用所述大气OH自由基测量系统的测量方法。

技术领域

本发明涉及环境监测领域，尤其是大气测量领域，具体为一种大气羟基(OH)自由基测量系统和方法。

背景技术

大气测量对环境保护具有重要的意义。OH自由基是大气中最重要的氧化剂，对流层大气中几乎所有的可被氧化的痕量气体主要是通过与OH自由基反应而被转化和去除的，OH自由基反应是对流层中对自然和人为排放的微量成分提供转化和清除的重要机制。因此，OH自由基的测量工作对于环境保护具有重要意义，然而大气中OH自由基的浓度极低(105～106molecule/cm3)，而且会随着时空而产生剧烈的变化，因此准确地测量大气中的OH自由基一直是一个重大的挑战。

目前检测大气中OH自由基的方法有多种，例如激光诱导荧光技术(LIF)、放射性14CO技术、气体扩张激光诱导荧光技术(FAGE)、差分吸收光谱技术(DOAS)、化学离子质谱(CIMS)。

其中激光诱导荧光技术(LIF)、气体扩张激光诱导荧光技术(FAGE)、差分吸收光谱技术(DOAS)都是直接测量技术，无需其他辅助的气体或者液体，但是差分吸收光谱技术(DOAS)相比于其中激光诱导荧光技术(LIF)、气体扩张激光诱导荧光技术(FAGE)其探测灵敏度要低，而激光诱导荧光技术(LIF)、气体扩张激光诱导荧光技术(FAGE)又会由于激光和臭氧发生光解反应生成OH，因此会影响其检测的准确度。

发明内容

本发明的目的在于，解决传统技术直接测量大气OH自由基灵敏度、准确度低的问题。

本发明的目的是采用以下技术方案来实现的。

一种大气OH自由基测量系统，包括第一激光器、检测腔、荧光光谱检测器、数据处理装置，所述第一激光器发出的第一激光束入射所述检测腔，所述检测腔内充有气体样品，所述检测腔内OH自由基被激发出荧光，所述荧光由所述荧光光谱检测器和所述数据处理装置进行分析处理以获取所述检测腔内的OH自由基浓度，所述测量系统还包括一个臭氧测量装置用于测量所述检测腔内的臭氧浓度、一个第一光路调整件以及一个第二光路调整件；其中，所述臭氧检测装置包括：

一个第二激光器，其发出的第二激光束进入所述检测腔，所述第二激光束的波长处于臭氧的吸收峰；

一个探测器，位于所述检测腔的出光侧，用于接收所述第二激光束，所述探测器依次与一个前置放大器、一个锁相放大器以及一个数据采集卡电连接；以及

一个斩波器，位于所述第二激光器的出光光路，并与所述锁相放大器相连，用于调制所述第二激光束；

所述第一光路调整件位于所述检测腔的入光侧，用于将所述第一、第二激光束引向所述检测腔内；

所述第二光路调整件，位于所述检测腔的出光侧，用于将所述第二激光束引向所述探测器。

本发明另一实施例中，进一步包括一个光反射件，所述光反射件和所述荧光光谱检测器分别在所述检测腔内的激光束两侧，所述光反射件用于将所述荧光反射到所述荧光光谱检测器。

本发明另一实施例中，进一步包括一个喷嘴，与所述光反射件在所述检测腔内同一侧，用于将所述气体样品喷入所述检测腔。