[发明专利]一种基于TDLAS多谱线联合复用的同位素测量系统及测量方法

说明书

本发明公开了一种基于TDLAS多谱线联合复用的同位素测量系统及其测量方法，能避免现有光谱同位素测量中选取个别特征谱线进行计算的不足，具有高精度、高准确性的特点。利用Hsubgt;2/subgt;O、CHsubgt;4/subgt;、COsubgt;2/subgt;、NHsubgt;3/subgt;等气体在不同吸收谱段，存在多个同位素分子吸收峰谱线的特性，而不同的谱线对能组合测量对应同位素分子的丰度，进一步通过多组线对的积分吸光度比与谱线强度比进行线性回归得到精确丰度值。利用本发明能够降低背景温度波动、基态能级差对同位素丰度检测波动的影响，利用回归的曲线单调，能够准确检测出H、D及supgt;17/supgt;O、supgt;18/supgt;O、supgt;13/supgt;C、supgt;15/supgt;N等同位素值。

技术领域

本发明涉及同位素检测技术领域，具体是一种基于TDLAS多谱线联合复用的同位素测量系统及测量方法。

背景技术

自然界中同位素的含量可随着一系列的物理化学变化而发生改变。同位素含量的高精度检测对研究地质地球、环境变化等方面具有重要意义。比如高精度的水蒸气同位素特征提供了关于水循环中发生的过程信息，大气二氧化碳/甲烷的同位素检测帮助了解碳源汇的物理化学变化机制等。目前国际上由世界气象组织和国际原子能机构(IAEA)建立的，全球大气降水同位素监测网(GNIP)以及生物圈与大气圈中水分同位素网络(MIBA)，由世界各地约100多个采样点组成，包括海洋、沿海和内陆采样站。通过降水同位素、温室气体同位素及含量的时空变化测量，获得许多大气和地理参数，如温度、降水量、纬度、海拔高度和到海岸的距离这些信息，并以此发挥其在地球环境及气候中的应用。

近年来由于质谱技术在时间响应及便携性方面的局限性，研究集中于利用光谱技术实现高精度的水同位素测量。对于基于TDLAS技术的同位素测量技术而言，以往的研究多以双线比值法为主，在挑选确定谱线后，对系统温度以及确定谱线的低态能级差依赖性高，更换谱线就会得到不同的结果，在测量精度、不确定度方面均有进一步改善的空间。因此，亟待一种具有对外界温度环境变化敏感度低、稳定性强，对所选谱线强度及低态能级免疫的测量方法作为传统水同位素测量方法的替代。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于TDLAS多谱线联合复用的同位素测量系统及测量方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明一方面公开了一种基于TDLAS多谱线联合复用的同位素测量系统，包括：

真空罐体；

双折叠光路结构吸收池，用于检测相同同位素分子吸收产生不同强度的联合谱峰对，所述双折叠光路结构吸收池包括两个相对设置的曲率半径为1200mm～2820mm的反光镜；所述双折叠光路结构吸收池置于真空罐体内；

激光模块，位于真空罐体内，位于双折叠光路结构吸收池的入射端；

光电探测模块，位于真空罐体内，位于双折叠光路结构吸收池的出射端。

作为本发明进一步的方案：所述激光模块包括上下设置的第一激光器和第二激光器，以及，位于第一激光器与双折叠光路结构吸收池之间的第一准直镜、位于第二激光器与双折叠光路结构吸收池之间的第二准直镜。

作为本发明进一步的方案：所述光电探测模块包括与第一激光器相对应的第一探测器、与第二激光器相对应的第二探测器，以及，位于第一探测器与双折叠光路结构吸收池之间的第一聚焦镜、位于第二探测器与双折叠光路结构吸收池之间的第二聚焦镜。

作为本发明进一步的方案：还包括用于测量真空罐体内总压的压力计。