[发明专利]检测气体中羟基自由基含量的系统

权利要求书

1.一种检测气体中羟基自由基含量的系统，其特征在于，包括荧光检测腔、超短脉冲激光装置以及检测装置，所述荧光检测腔内的气压为0.01个大气压～0.05个大气压；其中，

所述超短脉冲激光装置发出的超短脉冲激光束照射所述荧光检测腔内的待测气流，以使所述待测气流中的羟基自由基发射荧光信号，其中，所述超短脉冲激光束的中心波长落在羟基自由基由态跃迁至态的吸收带上；

所述检测装置检测所述荧光检测腔内的荧光信号，并根据检测到的所述荧光信号，确定所述待测气流中的羟基自由基含量；所述检测装置包括光电转换器、前置放大器和光子计数器，所述前置放大器连接在所述光电转换器和所述光子计数器之间，且所述光电转换器设置在过滤装置的光线出射侧；所述光电转换器包括光电倍增管，在对所述荧光信号进行检测时，无需关掉所述光电倍增管的高压电源；所述检测装置还包括延时器，所述延时器的其中一端与所述超短脉冲激光装置连接，另一端与所述光子计数器连接，所述延时器由所述超短脉冲激光装置发出的同步信号来控制，与激光脉冲同步，所述延时器控制所述光子计数器延时预设时长后开始采样，其中，所述预设时长大于或等于臭氧分子的共振拉曼散射信号的持续时长；

所述系统还包括收集装置和过滤装置；其中，所述收集装置与所述荧光检测腔连接，用于收集所述荧光检测腔内的第一光信号；所述过滤装置设置在所述收集装置的光线出射侧，用于对所述收集装置收集到的所述第一光信号进行过滤，得到第二光信号，其中，所述第二光信号中包含荧光信号；所述检测装置设置在所述过滤装置的光线出射侧，用于检测所述第二光信号中的荧光信号，并根据检测到的所述荧光信号，确定所述待测气流中的羟基自由基含量；

所述过滤装置包括沿所述收集装置的光线出射方向彼此间隔设置的第一滤光器、第二滤光器以及第三滤光器；其中，所述第一滤光器用于过滤所述超短脉冲激光束的散射光和氧气分子的拉曼散射信号；所述第二滤光器用于过滤氮气分子的拉曼散射信号和进一步过滤所述超短脉冲激光束的散射光；所述第三滤光器用于过滤波长大于312纳米的杂散光；

所述第一滤光器包括用于过滤所述超短脉冲激光束的散射光和氧气分子的拉曼散射信号的第一长波边通滤光片；所述第二滤光器包括用于过滤氮气分子的拉曼散射信号和进一步过滤所述超短脉冲激光束的散射光的第二长波边通滤光片；所述第三滤光器包括用于过滤波长大于312纳米的杂散光的短波边通滤光片。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述荧光检测腔上设置有相对设置的进气孔和出气孔，所述待测气流从所述进气孔流入所述荧光检测腔并从所述出气孔流出。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述荧光检测腔的出气孔连接有用于抽取待测气流的真空泵。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述荧光检测腔上还设置有相对设置的前窗和后窗，所述前窗和后窗由透明材料制成，所述超短脉冲激光束穿过所述前窗后照射所述待测气流、并从所述后窗穿出。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述超短脉冲激光装置包括激光器和变频系统，所述变频系统对所述激光器输出的激光束进行变频处理后得到所述超短脉冲激光束。

6.根据权利要求1至5任一项所述的系统，其特征在于，所述收集装置包括凹面反射镜和集光透镜；其中，

所述凹面反射镜安装在所述荧光检测腔的内壁上且所述凹面反射镜的凹面面向所述超短脉冲激光束与所述待测气流的交叉位置处；

所述荧光检测腔上开设有与所述凹面反射镜相对设置的通孔，所述集光透镜安装在所述荧光检测腔的通孔位置处，且所述集光透镜的凸面背离所述凹面反射镜设置。

7.根据权利要求1至5任一项所述的系统，其特征在于，所述过滤装置还包括设置在所述第一滤光器、第二滤光器以及第三滤光器之后的聚焦透镜，所述聚焦透镜用于聚集透过所述第一滤光器、第二滤光器以及第三滤光器的第二光信号。