[发明专利]羟自由基反应活性测量装置

说明书

本发明公开了一种羟自由基反应活性测量装置。它包括DFB激光器(1)及其光路上的光转接部件、偏振光转换部件、光化学反应部件、紫外光解部件、相位检测部件和探测部件，它还包含由位于红外光路上的参考池(4)、第一检偏器(16)和参考探测器(17)，以及与参考探测器(17)依次电连接的第一锁相放大器(18)、比例积分微分控制器(19)、加法器(20)和激光控制器(21)组成的锁频部件，它的紫外光解部件为紫外激光器(12)和其紫外光路上依次置有的第五反射镜(14)、扩束镜(15)、第二氟化钙窗片(614)、第二池内反射镜(612)、第一池内反射镜(611)和第一氟化钙窗片(613)。它极易于广泛地商业化应用于对羟自由基反应活性的实时精确测量。

技术领域

本发明涉及一种反应活性测量装置，尤其是一种羟自由基反应活性测量装置。

背景技术

羟自由基(OH)是大气中最重要的氧化剂，它决定了大气中主要污染物的生成和去除，其浓度水平是局地大气氧化能力的一个重要量度，是决定大气污染形成的核心。目前，人们为了测量羟自由基，作了一些有益的尝试和努力，如中国发明专利申请CN 108169218A于2018年6月15日公布的本申请人的一种羟自由基原位测量系统。该测量系统包括2.8um的DFB激光器(分布式反馈激光器)和其光路上的准直偏振光组件、光化学反应舱、偏振光转换组件以及检测装置，其中，光化学反应舱为光学多通池外依次套装有多根紫外灯和螺线状磁体、池内的两端置有带进光孔和出光孔的反射镜，光学多通池上连通有进样管和排气管；测量时，激光经准直偏振光组件后，形成的准直偏振光通过光学多通池内反射镜的多次反射，出射后再经偏振光转换组件处理后，由检测装置转化为检测信号。这种测量系统只能测定OH的浓度，而不能测得OH的反应活性；大气中OH的转化过程非常复杂，其反应活性与寿命成反比，描述OH总的氧化去除能力，反映OH的生成和消耗速率，是OH转化机制的核心参数，因此对OH反应活性的直接测量对深入研究其反应机制、提高大气模型准确度及对大气污染的应对与防治具有重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的欠缺之处，提供一种能测量羟自由基反应活性的羟自由基反应活性测量装置。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为，羟自由基反应活性测量装置包括波长2.8μm的DFB激光器及其红外光路上的光转接部件、偏振光转换部件、光化学反应部件、紫外光解部件、相位检测部件和探测部件，特别是：

所述测量装置还包含锁频部件，所述锁频部件由位于DFB激光器红外光路上的参考池、第一检偏器和参考探测器，以及与参考探测器依次电连接的第一锁相放大器、比例积分微分控制器、加法器和激光控制器组成，其中的第一锁相放大器的自参考正弦信号输出端与加法器的输入端电连接，激光控制器的输出端与DFB激光器电连接，用于将2.8μm的DFB激光器输出的波长锁定在羟自由基吸收峰3568.5238cm-¹处；

所述光化学反应部件为测量池，所述测量池为圆柱状多次反射池外套装有直流螺线管磁体、池内两端分别置有同光轴的第一池内反射镜和第二池内反射镜，多次反射池的两端面分别置有第一氟化钙窗片和第二氟化钙窗片、两端部分别置有向多次反射池内提供层流状态气体样品的进气口和出气口，其中，第一池内反射镜和第二池内反射镜均为环状凹球面反射镜，且其上分别置有进光孔和出光孔；

所述紫外光解部件为紫外激光器和其紫外光路上依次置有的第五反射镜、扩束镜、第二氟化钙窗片、第二池内反射镜、第一池内反射镜和第一氟化钙窗片，用于光解臭氧产生激发态氧原子以生成羟自由基；

所述光转接部件为置于DFB激光器与进光孔、参考池间的红外光路上的半透半反镜，以及置于出光孔与红外探测器间的红外光路上的第二反射镜和聚焦透镜；

所述偏振光转换部件为置于DFB激光器与半透半反镜间的起偏器，置于参考池与参考探测器间的第一检偏器，以及置于第二反射镜与聚焦透镜间的第二检偏器；