[发明专利]一种用于酸性检测的尼罗红染料激光器

说明书

本发明提出了一种用于酸性检测的尼罗红染料激光器，利用了尼罗红的溶剂化显色特性，将其与不同浓度的硫酸/乙醇溶液掺杂，得到不同掺杂浓度下的激光输出，从而达到硫酸检测的目的。同时，为了增大其检测范围，并且规避实验中出现的时间不稳定与波长漂移现象，采用新型的串联双比色皿的方法，将尼罗红/乙醇溶液与若丹明/乙醇溶液分别置于比色皿前后双腔中，得到40nm调谐范围的激光输出，且很好地抑制了输出激光的时间不稳定性。这种新型的用于酸性检测的尼罗红染料激光器在生物化学检测、激光化学、激光光谱技术等领域有着广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种染料激光器，具体为一种用于酸性检测的尼罗红的染料激光器。

背景技术

激光问世50多年来，由于其相干性好，方向性好，亮度高等优点，已经广泛应用于激光通信、光谱学、光学成像、生物化学检测等领域。近年来，有机染料激光器以其结构简单、操作方便、材料多样、宽荧光谱等优点，引起了众多学者和科学家的关注和研究。在染料激光器的研究中，可作为激光增益介质的染料是研究的热点之一。有机染料能否作为激光增益介质取决于其能级结构和化学性质。目前最常用的激光染料有香豆素、黄嘌呤、吡咯烷酮等，这些染料具有较高的荧光发光强度，是获得激光增益的必要条件之一。

近年来，用于传感或检测的光学系统正在越来越受到大众的青睐，其中针对酸雨的检测是科学家们关注的重点之一。酸雨是一种危险的全球范围的污染物，其危害性是不言而喻的。科学家们对于实时检测酸雨中的硫酸或者硝酸含量，具有极大的研究热情。目前使用最广泛的是酸性指示剂，它具有轻便、便携的优点。然而这种酸性指示剂易受烟雾、丙酮、汽油等其他干扰物的影响，检测结果不准确。此外这种酸性指示剂的原理是基于荧光检测的，光谱范围较宽，检测结果灵敏度不高。

尼罗红是作为一种苯并噁嗪族的激光染料，具有极好的溶剂化显色特性，即在大量有机溶剂和疏水性脂质中荧光强度高，然而在水中或机型较低的溶剂中，荧光完全淬灭。这种良好的溶剂化显色特性意味着尼罗红可以作为荧光疏水探针，广泛应用在各种光化学检测场合。

发明内容

本发明的目的是采用一种新型的激光染料——尼罗红，设计出一种用于酸性检测的尼罗红染料激光器。

本发明采用的技术方案为：一种用于酸性检测的尼罗红染料激光器，包括激光泵浦源、光学系统和染料激光谐振腔。其中激光光源1为Nd：YAG固体激光器，泵浦源发出的光经过倍频晶体2照射到由半波片3和偏振片4构成的能量调节系统上。第一全反镜5和第二全反镜6为相同的激光二向色镜，将1064nm的泵浦光透射出去，532nm的倍频光则反射回来作为染料激光谐振腔的直接泵浦光。聚焦透镜7与小孔光阑8作为入射泵浦光的整形系统。染料激光谐振腔包括平面二向色镜9、装有尼罗红溶液的石英比色皿10以及输出耦合镜11。平面二向色镜9位于小孔光阑8后方10mm，石英比色皿10位于平面二向色镜9后方15mm，距离后方的输出耦合镜10mm。最后输出激光接入光谱仪12进行分析。

其中，实验中用到的荧光/激光材料为尼罗红，分子式为C₂₀H₁₈N₂O₂，所用有机溶剂为乙醇(C₂H₅OH)，乙醇净含量GC≥99.5％。尼罗红在乙醇溶剂中的浓度值为60μg/mL。

其中，所用激光光源1为Nd:YAG固体激光器，输出激光波长为1064nm；倍频晶体2为磷酸钛氧钾(KTP)晶体。

其中，第一全反镜5与第二全反镜6为相同的激光二向色镜，通过表面镀膜使其在1064nm具有高透(T>99％)且在532nm具有高反(R>99％)。

其中，聚焦透7为普通的K9玻璃，焦距为100mm；小孔光阑8通光口经为5mm。