Лазерний аналізатор газового середовища

1 Лазерний аналізатор газового середовища, який містить пристрій управління, лазер накачки, активне середовище, кювету з досліджуваною речовиною, спектральний пристрій, фоточутливий прилад, який відрізняється тим, що як активне 3 середовище використовують кристал АЬОз+ТҐ , як реєстратор спектрів та обробки результатів застосована електронна схема з можливістю керування персональним комп'ютером 2 Лазерний газоаналізатор по п 1, який відрізняється тим, що в схему додатково включений ЗОВНІШНІЙ лазер 3 Лазерний газоаналізатор по п 1, який відрізняється тим, що як активне середовище використаний напівпровідниковий лазер Винахід належить до вимірювальної техніки, який може бути використано для КІЛЬКІСНОГО аналізу декількох газових складових в атмосфері, при контролі забруднення навколишнього середовища, атмосфери різних виробничих процесів - металурги, хімії, діагностиці двигунів внутрішнього згорання і т і , розвідці корисних копалин, в медицинських дослідженнях Існує газоаналізатор, який працює за принципом визначення концентрації певної речовини - метану в повітрі за патентом України №20100А МПК G 01 N 21/00,1995, шляхом реєстрації зміни потужності генерації лазерного випромінювання або швидкості зростання цього сигналу Недоліком цього пристрію є можливість визначення тільки однієї речовини, відбувається реєстрація метану, при наявності якого виникає лазерне випромінювання, а також неможливість реєстрації гранично малих концентрацій Найбільш близьким по технічному рішенню до данного винаходу є лазер для спектрометра високої чутливості в інфракрасному діапазоні за авт Свід №730083 МПК G 01 N 21/25, 1978, з ламповою накачкою, який вміщує бесселективний резонатор, в якому розміщені активний елемент і комірка з досліджуваною речовиною, систему живлення Спектральний діапазон цього спектрометра 0,7-3,2мкм Недоліком відомого спектрометра є лампова накачка лазера, яка не дозволяє максимально точно задавати тривалість генерації багатомодового лазера, що є для обчислення надзвичайно важливим коефіцієнта поглинання і концентрації газової складової В основу винаходу поставлено завдання створення лазерного газоаналізатора с прецезюнним значенням тривалості генерації шляхом введення додаткового лазера для накачки активного середовища, створення електронної системи керування, реєстрації і обробки результатів, що приводить до зростання швидкості і точності обробки результатів В якості активного середовища використай кристал АЬОз+ТҐ3, який має більш низький поріг генерації, хімічну СТІЙКІСТЬ до робочого середовища, область випромінювання 0,7-1 мкм Також може бути використай діод ний напівпроводниковий лазер, наприклад, AixGai xAs або Gaxlni x As y Pi y область випромінювання 0,66-1,67, накачка якого відбувається імпульсами тока На малюнку представлена структурна схема газоаналізатора Газоаналізатор вміщує пристрій управління 1, лазер накачки 2, активне середовище 3, кювету з досліджуваною речовиною 4, спектральний пристрій 5, фоточутливий прилад 6 Пристрій працює слідуючим чином Через пристрій управління 1 подається сигнал на запуск лазера 2, який проводить накачку активного середовища 3, що дозволяє отримати спектр генерації, значно перебільшуючий ширину ЛІНІЙ поглинання в газах При такому способі ю 52972 використання лазерів, реалізується спосіб внутрішньорезонаторної лазерної спектроскопії (ВРЛС) Досліджувана речовина знаходиться всередені лазерного резонатора В якості активного середовища використовується речовина з широкою однорідною ЛІНІЄЮ підсилення, так що при відсутності досліджуваної речовини всередені резонатора лазер генерує одночасно в широкому діапазоні частот, причому розподіл генерації по довжині хвилі має плавний характер Генеруєме випромінювання багаторазово проходить через кювету з досліджуваною речовиною Знаходження в резонаторі досліджуваної речовини, лінії поглинання якої мають значно меншу ширину, ніж однорідна ширина лінії підсилення активного середовища, приводить до перерозподілу інтенсивностей в границях однорідного контура лінії підсилення Тому в спектрі генерації з'являються області, які відповідають ЛІНІЯМ поглинання досліджуваної речовини Чутливість до коефіцієнта поглинання в будь-якому методі абсорбцюнного аналізу визначається довжиною шляху, який випромінювання проходить в досліджуваній речовині В методі ВРЛС досягається чутливість не гірше ніж 10 8 см 1 , що відповідає ефективній довжині оптичного шляху в 1000км Крім високої чутливості до коефіцієнта поглинання, метод ВРЛС характер і зується гранично високою швидкістю реєстрації та обробки для знаходження ЛІНІЙ З коефіцієнтом поглинання к достатньо часу Т= І/(К с), де сшвидкість світла Наблюдаемою величиною є інтеграл спектральної інтенсивності по часу імпульса генерації т # (