雖然光學測量方法具有測量范圍廣、速度快、準確度和精度高等優點,但傳統的光學測量污染氣體的方法只是單程光散射和直接吸收,而通常受儀器空間尺寸的限制,光和樣品的作用距離較短,導致測量靈敏度較低。然而,污染氣體濃度為痕量,所以小尺寸的單光程檢測手段不適合大氣污染組分測量。因此,要解決此問題就需要采用多次反射的長光程技術。另外,隨著氣體測量技術的發展,很多領域對測量儀器的要求越來越高,可便攜式,小型化和集成化成為目前主要的發展趨勢。通過光學長光程吸收池在有限的體積內實現多次反射,可以實現可便攜式和小型化。根據Lambert-beer定律,透射光強與有效光程成正相關,提高探測靈敏的最直接、、的方法就是增加有效光程。常見的多光程吸收池結構有Whit、Herriott型、Chernin和離散透鏡長光程池[7]。
White型長是由三個鏡片組成的,如圖1(a)所示,發散角大可以實現反射,但由于是多反射鏡結構,光路調節過程操作較復雜,鏡面利用率比較低。Herriott 型是由兩個平凹面反射鏡組成,如圖2(b)所示,結構簡單,光路較容易調節和控制,但是往往要求光源的準直性高才能防止入射光重疊。Chernin型一般由五塊反射鏡組成,如圖2所示,可以接受大發散角光束實現多次反射。離散透鏡長光程池是改進型的Herriott型新型吸收池,如圖3所示,就是高效利用鏡面,實現可能的光程,但是對鏡面設計要求比較高。
另外一個比較重要的鍍膜,往往可以依據不同激光器輸出波長而定(金膜、鋁膜、銀膜及介質膜)。吸收池一般采用鍍銀膜或金膜的反射鏡,波長范圍覆蓋了可見到紅外波段。
圖1 White型和Herriott型長光程池結構圖
圖2 Chernin型長光程池結構圖[1]
圖3 離散透鏡長光程池結構圖[2]
圖4 新型圓柱吸收池[3,4]
圖5 新型多波長吸收池[5]
圖6 新型多波長吸收池[6]
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