[发明专利]用二极管激光器对气体中杂质量进行分析的方法和仪器

权利要求书

1.一种利用调谐二极管激光器(1)来对一气体试样中至少一种杂质含量进行分析的方法，在此方法中，要测量出所检测杂质对二极管发出光束的吸收能力，二极管输入电流包括一恒定分量和一变化分量从而使其能对所发射的波长进行调制，这是为了能描绘出所述杂质的至少一条吸收谱线的全部或部分形状。二极管发出的光束至少分离成两个分支光束，其中之一称为测量光束(3)，它沿测量光路直接射入所要分析的气体试样，它在聚焦于一测量用光探测器(6)之前要穿过一多通道容器(5)；另一分支光束，称为参考光束(4)，它沿一参考光路传播并且不经过气体试样而直接聚焦在一参考光探测器(15)上，分别处于二极管与测量用光探测器之间和二极管与参考光探测器之间的测量光路和参考光路，它们在空气中的光程是相等的，其特征在于：所述气体试样的压力至少与大气压力相同，其特征还在于：所采用的调制函数至少包括一指数型函数。

2.按权利要求1的方法，其特征在于：所述气体试样的所述绝对压力不超过3×10⁵Pa。

3.按权利要求2的方法，其特征在于：所述气体试样的所述绝对压力在〔10⁵Pa，3×10⁵Pa〕这一范围内。

4.按权利要求1到3中任一项的方法，其特征在于：二极管激光器和每一探测器之间的空间均经保护气体充注吹洗。

5.按权利要求4的方法，其特征在于：所充入的气体呈层流分布。

6.按权利要求项1到5中任一项的方法，其特征在于：所分析的杂质是水(H₂O)。

7.按权利要求6的方法，其特征在于：利用调制所能实现的波长范围可延伸接近下述两个波长中的一个：1.37μm或1.9μm。

8.适于用来实现权利要求1到7中任一项所述的方法的用来分析—气体试样中至少一种杂质含量的仪器，包括：

—一半导体二极管激光器(1)，

—至少一个分束系统(20)，它可将二极管发出的光束至少分离成两个分支光束，一个称为测量光束(3)，另一个称为参考光束(4)；

—一个容纳有所要分析的气体试样的多通道容器(5)；

—一光学部件(24)，它可使由分束系统输入的测量分支光束沿一测量光路传输到多通道容器上；

—一测量用光探测器(6)；

—一光学部件(21)，它可使由多通道容器输出的测量光束(3′)传到测量用光探测器上；

—参考光探测器(15)；

—部件(26，25，27)，它可将由分束系统输出的参考分支光束沿一参考光路直接传输到参考光探测器上；

—元件(7，8，9，10)，用来采集处理由测量用光探测器和参考光探测器所产生的信号；

—使分别位于二极管与测量用光探测器之间，和二极管与参考光探测器之间的测量光路和参考光路的光程相等的装置；

该仪器包括有装置(13)，它用来调制二极管的输入电流，它可使调制函数至少包括一个指数型函数。

9.按权利要求8的仪器，其特征在于：用来使光程相等的所述装置包括反射镜系统(25)，(25)位于分束系统和参考光探测器之间的参考光路上，并且装在一平移板上。

10.按权利要求8或9中任一项的仪器，它包括有装置(12)，该装置用来稳定二极管的温度。

11.按权利要求8或10中任一项的仪器，其特征在于：在由二极管，测量用光探测器和参考光探测器组成的元件组合中，至少有一个元件不带窗口。

12.按权利要求8到11中任一项的仪器，其特征在于：由二极管，测量和参考光探测器，容纳有所需分析的气体的多通道容器所组成的组件通过安装在一外壳中而与周围大气隔离，该外壳装配有用来往外壳内注入气流的装置。

13.按权利要求12的仪器，其特征在于：用来注入气流的装置其尺寸大小应按下述要求：所述气流可大体上呈层流分布。

14.按权利要求8到13中任一项的仪器，其特征在于：容器由单个金属块制成。

15.按权利要求8到14中任一项的仪器，其特征在于：容器具有装置(32，33，34)，这些装置用来将所分析的气体送入容器，和从容器中送出，从而可使容器内的气体呈层流状态。