[发明专利]检测气体中羟基自由基含量的系统

说明书

本申请提供一种检测气体中羟基自由基含量的系统，可用于活性自由基检测技术领域。所述系统包括：荧光检测腔、超短脉冲激光装置以及检测装置；其中，超短脉冲激光装置发出的超短脉冲激光束照射荧光检测腔内的待测气流，以使待测气流中的羟基自由基发射荧光信号，其中，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；检测装置检测荧光检测腔内的荧光信号，并根据检测到的荧光信号，确定待测气流中的羟基自由基含量。本申请实施例提供的检测气体中羟基自由基含量的系统，利用超短脉冲激光的超短特性，避开了由臭氧和水引起的次生羟基的干扰，使得对待测气流中羟基自由基的检测更加精准。

技术领域

本申请涉及活性自由基检测技术领域，尤其是大气活性自由基检测技术领域，具体涉及一种检测气体中羟基自由基含量的系统。

背景技术

大气活性自由基的反应活性很强，因此浓度很低且存在时间很短，但却在大气化学反应中起着关键作用，是有机酸、羰基化合物等的重要来源，它们进而生成二次颗粒物。如羟基自由基（OH）在大气中的半衰期只有几秒钟，浓度极低，通常每立方厘米空气中分子数只有10⁶个（十万亿分之一）。并且由于大气组分的多样性、大气化学反应过程的复杂性，准确地测量大气活性自由基极为困难。因此，如何在大气观测中实时监测这些极微量物种的浓度变化，一直是大气化学研究所面对的重大挑战。

大气OH自由基的测量技术需要同时满足高时间分辨率(最好不超过一分钟)、高选择性以及原位和单点测量等四方面的要求。目前，能同时满足以上几点要求的测量方法有激光诱导荧光(LIF)、长程差分吸收光谱(LP-DOAS)、化学离子化质谱(CIMS)三种。其中CIMS的检测灵敏度最高(可达到10⁵molec./cm³以下)，但是需要的采样时间长。LP-DOAS方法无需标定且装置结构简单，但检测灵敏度稍差，对光学系统的稳定性要求高，而且数据处理比较繁琐。与CIMS和LP-DOAS相比，LIF是综合性能最好的OH检测手段。如图1所示，LIF的测量通常是在282纳米（nm）处激发OH分子由跃迁至态，态经内转换途径弛豫到态，随即经辐射跃迁回到基态，发出荧光(在308nm区域)，这样在282nm处激发，在308nm区域收集荧光信号。

LIF方法最初应用在平流层的OH自由基检测，检测灵敏度高，选择性好，其检测限可以达到5×10⁴molec./cm³。但在对流层（对流层：地表至10-12公里高空这一部分大气层；平流层：10-50公里高空的这一部分大气。）中采用这一技术测量OH时，却因为臭氧分子（O₃）和水分子（H₂O）的干扰，而陷入困境。

发明内容

针对现有技术中的问题，本申请实施例提供一种检测气体中羟基自由基含量的系统，能够至少部分地解决现有技术中存在的问题。

本申请实施例提供一种检测气体中羟基自由基含量的装置，包括：荧光检测腔、超短脉冲激光装置以及检测装置；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。

可选的，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。

可选的，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。

可选的，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。