Принцип лазерной газоаналитической техники

1. Закон Ламберта-Бера

Технология DLAS по сути является разновидностью спектральной абсорбционной технологии, основанной на анализе поглощенного лазерным излучением газа с учетом его концентрации. Ее отличие от традиционной методики инфракрасного поглощения спектра заключается в том, что ширина спектра полупроводникового лазера значительно меньше, чем ширина спектральных линий поглощения газа. Поэтому технология DLAS представляет собой высокоразрешающую спектральную абсорбционную технологию, в которой затухание интенсивности полупроводникового лазера при измерении поглощения газа определяется законом Ламберта (兰伯特-啤酒), где выражены значения IV, V0 и IV частоты падающего лазерного излучения, давления P, концентрации и длины светового пути LX газа; S(T) – интенсивность спектральной линии поглощения указанного газа. Линейная функция g ( v - v0) — это форма, характеризующая линии поглощения. Обычно поглощение газа невелико, поэтому можно использовать приближенное выражение типа ( 4 - 2 ). Формула показывает, что чем выше концентрация газа, тем сильнее ослабление света. Следовательно, измеряя ослабление газа лазером, можно измерить концентрацию газа.

2. Сильная спектральная линия

Поглощение молекул газа и внутримолекулярные процессы всегда связаны с переходом из низкоэнергетического состояния в высокоэнергетический уровень. Сильная линия S(T) отражает стимулированное излучение в процессе перехода между поглощением и спонтанным излучением, а также интенсивность стимулированного излучения. Суммарный эффект спектра поглощения является основной характеристикой спектра, вероятность перехода между энергетическими уровнями между классическими уровнями и количество молекул на верхнем и нижнем уровнях определяют его. Распределение молекул между различными уровнями зависит от температуры, поэтому спектральная линия также связана с температурой. Если известна сильная эталонная линия S(T0), то другие сильные температурные линии могут быть сформированы с помощью Q(T) как функции распределения молекул; H — постоянная Планка; C — скорость света; K — постоянная Больцмана; En — энергия следующего уровня. Все виды газовых абсорбционных линий, включая сильную линию S(T0), можно найти в соответствующей спектральной базе данных.

<br />