Інфрачервоний газоаналізатор

Инфракрасный газоанализатор, содержащий оптически сопряженные источник излучения, многоходовую систему, светофильтр и приемник излучения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что многоходовая система выполнена в виде интегрирующей сферы с внутренним покрытием из алюминия или серебра, причем оптический вход и выход расположены на разных осях, не проходящих через центр сферы. Изобретение относится к области газового анализа и может быть использовано в аналитическом приборостроении, а также для контроля загрязнения окружающей среды. Известен инфракрасный газоанализатор, содержащий источник света и последовательно расположенные сферические зеркала, измерительный и эталонный каналы, инфракрасный светофильтр, приемнорегистрирующую систему [1]. К недостаткам известного устройства относятся ограниченные чувствительность ил точность из-за неполного использования светового пучка вследствие эффектов многократного рассеяния, а также сложность юстировки системы сферических зеркал. Известен инфракрасный газоанализатор, содержащий оптически сопряженные источник излучения, многоходовую зеркальную кювету, именуемую в дальнейшем системой, с входными и выходными окнами, систему зеркал для разделения потока излучения от источника по рабочему и сравни тельному каналам и сведения его на приемник излучения [2]. Недостатками данного газоанализатора являются ограниченные чувствительность и точность, обусловленные низкой светосилой системы сферических зеркал из-за потерь потока излучения на рассеяние, а также изза уменьшения его мощности вследствие разделения на два идентичных пучка, сложность конструкции. Цель изобретения - повышение чувствительности и точности, * также упрощение а конструкции газового анализатора. Указанная цель достигается тем, что в известном инфракрасном газоанализаторе, содержащем оптически сопряженные источник излучения, многоходовую зеркальную систему с входными и выходными окнами и приемник излучения, согласно изобретению многоходовая зеркальная система выполнена в виде интегрирующей сферы, на внутреннюю поверхность которой нанесен слой материала, максимально отражающего в ИК-области спектра, например, алюминия. С > O О ON СО О З 6963 Предлагаемая сфера содержит отверстия для оптического входа и выхода, а также отверстия для заполнения ее внутренней полости анализируемым газом За счет выполнения многоходовой зеркальной системы в виде интегрирующей сферы заявляемое техническое решение проявляет новые свойства, а именно появилась возможность полного использования светового пучка, что приводит к повышению точности и чувствительности, а также упрощению конструкции. На чертеже представлена схема предлагаемого инфракрасного газоанализатора. Инфракрасный газоанализатор содержит источник 1 излучения; интегрирующую сферу 2 с оптически несоосными входом 3 и выходом 4, а также системой заполнения анализируемого газа; инфракрасный светофильтр 5; приемник излучения 6. 5 10 15 20 Предлагаемый газоанализатор работает следующим образом. Излучение от источника 1 (например, для анализируемого газа SO2 служит полу- 25 проводниковый лазер, построенный на основе PbSo,82Seo,i8 .работающий в диапазоне длин волн 8,7-9,1 мкм, в котором наблюдаются наиболее характерные и интенсивные линии поглощения БОг), поступает в интег- 30 рирующую полость сферы 2, где и взаимодействует либо с воздухом, в первом случае (для градуировки шкалы приемника излучения 6), либо с анализируемым газом - во втором случае. При этом показания прием- 35 ника излучения в зависимости от концентрации исследуемой газовой среды изменяются. Мерой концентрации измеряемого газа является изменение интенсивности излучения в нем по отношению к 40 интенсивности излучения в воздухе. При этом воздушная среда без агрессивных включений в указанном ИК-диапазоне практически спектрально не проявляет себя. Концентрация газа может быть найдена так- 45 же по формуле: Cmlrv^i K(Vi)L' 50 где L - путь пучка в газе (находится расчетным путем с учетом эффективного коэффициента отражения внутренней стенки сферы) и равно «15 м где Si - рабочая, a S - полная поверхность сферы, р- коэффициент отражения слоя нанесенного материала (наиболее эффективным покрытием внутренней поверхности с фермы служит слой алюминия либо серебра (Розенберг Г.В. Оптика тонкослойных покрытий. - М.; Физматгиз, 1958. - 570 с.) толщиной 40-50 нм, коэффициент отражения которых в данном диапазоне спектра максимален и близок к 1); К (v) «10 см"1 показатель экстекции для сильных полос SO2 , тогда Cmin= 10"3 -М0" 2 мг/м 3 , что полностью согласуется с ПДК (предельно допустимыми концентрациями) для данного газа согласно ГОСТ 17.2.3.02-78. В качестве приемника излучения в данном случае используется германиевый фоторезистор с максимальной спектральной чувствительностью в области спектра, формируемой с помощью ИК-светофильтра 5. Оптимальные размеры сферы и ее рабочих отверстий рассчитаны согласно (Сахновский М.Ю. О возможностях использования интегрального шарового фотометра в измерениях диффузного отражения по абсолютной методике//Оптика и спектроскопия. Т.62, вып.З. - 1987. - С. 692-697) и составляет соответственно: сісферьі - 1 0 C M ; 2 S O T B ~ 2 C M . Погрешность определения концентрации газа предлагаемым газоанализатором составляет не более 1 %. Заявленное решение за счет использования интегрирующей сферы позволяет более полно использовать поток излучения из-за увеличения кратности его прохождения сквозь анализируемую среду вследствие интегрирующих свойств внутренней поверхности сферы (закон Сумпнера), что приводит к повышению чувствительности и точности, а также упрощению конструкции газового анализатора. 2 6963 Упорядник Г.Корчинський Замовлення 4507 Техред М.Моргентал Коректор А.КозорІз Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл„ 8 Виробничо-видавничий комбінат "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101