1 河北工程大学 机械与装备工程学院, 邯郸 056038
2 中节能天融科技有限公司, 北京102200
为了解决国内传统的SO2检测仪存在气室的荧光检测区域荧光强度低、进而导致仪器监测精度低的问题, 设计了新的激发光光路结构。在该光路结构中, 点光源通过平凸透镜准直, 利用一窄缝消除竖直方向上的远轴光线, 通过一双凸透镜汇聚到气室荧光采集区域的中心, 并利用光阑减小杂散光的干扰。采用射线追踪算法作为严格矢量分析的工具, 对设计的光路进行仿真分析。结果表明, 优化后的光路使得激发光的能量损失降到了10%, 且弥散斑也大为减小; 用该光路与传统结构的光路进行实验对比, 其示值误差由0.34%满量程变为0.18%满量程, 质量浓度为100μg/L时的精密度由1.13μg/L变为0.53μg/L, 质量浓度为400μg/L时的精密度由2.26μg/L变为1.1μg/L, 两项指标均得到了提高。所设计的激发光光路结构能够有效解决传统光路的不足之处。
光学设计 SO2检测 COMSOL Multiphysics软件 紫外荧光法 optical design SO2 detection COMSOL Multiphysics software ultraviolet fluorescence method
河北工程大学机械与装备工程学院, 河北 邯郸 056038
为了解决国内传统二氧化硫检测仪在光路上存在荧光数量少、采集精确度低等问题,提出了一种改进的光路系统。点光源通过透镜进行平行准直及会聚,利用窄缝减弱杂散光的干扰,改善了传统光路结构上光会聚效果差的缺陷,提升了检测精度。运用Zemax对新光路和传统光路进行仿真,通过对比点列图、探测视图得出新光路的方均根半径减小到35.439 μm,几何最大半径减小到50.194 μm,气体与光源接触区域的光强提高。对其进行实验检测,数据表明改进后的光路系统的二氧化硫浓度示值误差由传统仪器的2%缩减为1%,提高了检测精度。新研制的光路系统能有效解决上述问题,适用于二氧化硫检测仪的设计。
光学设计 紫外荧光法 Zemax 窄缝 激光与光电子学进展
2020, 57(1): 012205
燕山大学电气工程学院, 河北省测试计量技术及仪器重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
根据污染气体的光谱吸收特性与荧光特性, 设计了一套时分复用检测系统, 既可以使用光谱吸收法检测甲烷和二氧化硫又可以使用荧光法检测二氧化硫。 系统采用组合可切换光源、 共用光路、 气室及信号处理部分, 首先进行光谱吸收和荧光的特性测量, 然后进行光谱吸收法检测甲烷与二氧化硫浓度实验, 以及紫外荧光法检测二氧化硫浓度实验。 经过光谱吸收和荧光的特性测量得出吸收法测二氧化硫和甲烷的吸收峰处的激发波长分别为280 nm和1.64 μm, 荧光法测二氧化硫最佳激发波长为220 nm。 经光谱吸收法实验可得甲烷浓度与相对强度的线性关系和二氧化硫浓度与输出电压的线性关系, 线性度分别为98.7%, 99.2%; 经荧光法实验可得二氧化硫浓度与电压成线性关系, 线性度达到了99.5%。 研究表明, 该系统能使用于污染气体的光谱吸收检测和紫外荧光检测。 将两种测量方式组合在一起, 降低了成本与体积, 同时此系统也可用于其他气体的检测, 有一定的应用价值。
紫外荧光 光谱吸收 Spectral absorption UV fluorescence SO2 SO2 CH4 CH4
燕山大学电气工程学院河北省测试计量技术及仪器重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
根据苯并(a)芘在特定光的照射下能够发出荧光的特性，采用紫外荧光法检测苯并(a)芘的浓度，构建了检测苯并(a)芘浓度的实验系统。为了精确地检测出苯并(a)芘的浓度，需要将实验中所得数据中所包含的噪声滤除掉，得到有效的荧光信号。将归一化最小均方自适应滤波(NLMS)的原理应用到光谱数据的噪声处理中，并将其与小波去噪的效果相比较，用Matlab 仿真出去噪效果图，从不同的角度分析去噪效果。经过对比得出，用归一化最小自适应滤波能够继续保持信号的非平稳特性，达到更加理想的去噪效果，去噪性能更优，此种方法适用于荧光法检测物质浓度的信号处理中。
测量 紫外荧光法 苯并(a)芘 归一化最小均方自适应 信噪比 均方误差
在低压直流溅射沉积的纳米Au薄膜表面喷涂有机固体晶体2,5-二苯基恶唑(DPO), 制成具有(Au+DPO)单元结构的多层纳米薄膜。利用XRD表征多层纳米薄膜的晶体结构, 通过SEM表征各层薄膜的表面形貌, 并测试了多层纳米薄膜的紫外荧光特性。与纯DPO薄膜相比, 多层纳米薄膜的紫外荧光峰出现了5 nm的蓝移, 而且DPO荧光峰形貌发生改变。在多层膜中, DPO薄膜的荧光强度与薄膜层数成反比关系, 而纳米Au膜的荧光强度与薄膜层数成正比关系。SEM与XRD测试结果表明, 多层薄膜中的DPO薄膜随着薄膜层数的增加逐渐成为无定型结构。DPO薄膜与纳米Au膜相互作用, 导致其晶体结构异于单层薄膜, 进而改变了其荧光特性。
纳米Au薄膜荧光特性 多层纳米薄膜 紫外荧光蓝移 5-二苯基恶唑(DPO) fluorescence properties of nano-au films nano-multilayer films UV fluorescence blue shift 2 2 5- diphenyloxazole(DPO)
华南师范大学 物理与电信工程学院, 广州 510006
为了获得紫外荧光二氧化硫分析仪中所需的213.4nm激发光, 研究了采用色散型紫外滤光器的参数优化, 系统分析了装置中入射和出射狭缝对输出光的强度、稳定性及光谱纯度的影响, 探讨了其物理机制, 并通过实验得到了该装置中的最优参数为入射狭缝宽度50μm, 出射狭缝宽度40μm。该结果对于提高仪器的准确性、灵敏度及长期稳定性等性能参数有重要意义。
紫外荧光 二氧化硫分析仪 紫外滤光器 ultraviolet fluorescence sulfur dioxide analyzer ultraviolet filter
1 河北大学 质量技术监督学院,河北 保定 071000
2 河北大学 物理科学与技术学院,河北 保定 071002
3 河北先河科技发展有限公司,河北 石家庄 050035
为了研究背景气体的种类及浓度对紫外荧光法SO2 自动监测仪不确定度的影响,在重复性条件下分别测量了H2S,NO,CO,CO2 4 种常见背景气体浓度在仪器量程达到20%,40%,80%时监测仪的示值误差。采用直接评定法对背景气体引起的不确定度分量、标准不确定度进行了评定。实验结果表明,H2S 和NO 两种气体引入的不确定度是背景气体中影响测量不确定度的主要因素,且在其他测量条件不变的条件下,SO2 自动监测仪的测量不确定度随着背景气体浓度的增加而增大,并对该实验结果产生的原因进行了分析。在利用紫外荧光法在线监测SO2 气体浓度时,应根据背景气体的实际情况对SO2 自动监测仪的示值浓度进行实时补偿计算,能够有效提高SO2 自动监测仪在线测量的测量精度。
测量不确定度 紫外荧光法 背景气体 激光与光电子学进展
2009, 46(12): 112
1 华南师范大学,物理与电信工程学院,广东,广州,510631
2 广州大学,物理与电子工程学院,广东,广州,516405
大气污染物SO2分子在紫外光的作用下会激发出一定波长的荧光,由此开发出一种大气SO2浓度监测系统.整个系统由光路、电路和气路三部分构成,光电倍增管将探测到的荧光信号转换为电脉冲信号,经过电路处理后,由光子计数板计数,通过虚拟仪器平台实现系统的测控.该方法克服了化学方法测量时需要试剂、采集时间长等缺点.实验结果表明,系统实现了激发光213.8nm和荧光峰值320nm的最佳光谱匹配,当累积时间为300s时,监测极限为0.5ppb,重复精度可达±1.5%.
SO2浓度监测 虚拟仪器 紫外荧光 光子计数
华东师范大学物理系, 国家教委华东师范大学量子光学开放研究实验室, 上海 200062
测量了1, 10-二氮杂菲和硝酸［二-(1, 10-二氮杂菲)合镧］甲醇溶液的单光子和双光子激发紫外荧光谱。 研究表明: 镧离子的配位对1, 10-二氮杂菲的紫外荧光效率具有显著的增强作用, 镧离子的桥梁作用增强了1, 10-二氮杂菲之间的耦合, 并引起1, 10-二氮杂菲紫外荧光谱的红移。
紫外荧光 双光子 10-二氮杂菲 镧离子
研究了在Xe(6p)激发态与N_2O和OCS反应中,产物XeO~*和XeS~*的紫外荧光特性.实验证实它们具有短的寿命以及发射谱在高压Ar中的振动弛豫效应.
紫外荧光 寿命 振动弛豫
