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专利号: 2019108007143
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种一硫化碳吸收截面测量装置,其特征在于,所述测量装置包括:氮气保护盒、氮气储气罐、二硫化碳储气罐、激励源、样品池、紫外光发射装置、光谱仪和数据采集处理装置;

所述氮气储气罐的氮气输出口通过管路与第一号三通阀的第一端口连通,所述第一号三通阀的第二端口通过管路与所述氮气保护盒的氮气输入口连通;

所述二硫化碳储气罐的二硫化碳输出口通过管路与第二号三通阀的第一端口连通,所述第二号三通阀的第二端口通过管路与样品池的二硫化碳输入口连通;

所述第一号三通阀的第三端口与所述第二号三通阀的第三端口通过管路连通;

所述激励源、所述样品池、所述紫外光发射装置和所述光谱仪均设置在所述氮气保护盒内;

所述激励源与所述样品池的激励光源输入口连通;所述激励源用于激励通入样品池的二硫化碳化学解离成一硫化碳;

所述紫外光发射装置与所述样品池的紫外光输入口连通;所述样品池的紫外光输出口通过光纤与所述光谱仪的光输入口连通;所述紫外线发射装置发射的紫外线经所述样品池的一硫化碳吸收,得到吸收后的紫外光,所述吸收后的紫外光经所述光纤传输给所述光谱仪;

所述光谱仪的信号输出端与所述数据采集处理装置连接;所述光谱仪用于根据所述吸收后的紫外光获取一硫化碳的特征吸收光谱,并将所述特征吸收光谱发送给所述数据采集处理装置;

所述数据采集处理装置用于分析所述特征吸收光谱确定一硫化碳吸收截面。

2.根据权利要求1所述的一硫化碳吸收截面测量装置,其特征在于,所述紫外光发射装置包括第一氘灯、第一石英透镜、第一准直透镜、第二准直透镜和第三准直透镜;

所述第一石英透镜设置在所述第一氘灯与所述第一准直透镜之间,所述第一氘灯、所述第一石英透镜和所述第一准直透镜同轴,所述第一准直透镜通过光纤与所述第二准直透镜连通,所述第二准直透镜设置在所述样品池的紫外光输入口,所述第三准直透镜设置在所述样品池的紫外光输出口,所述第三准直透镜通过光纤与所述光谱仪连通;

所述第一石英透镜发射的紫外光经所述第一石英透镜、所述第一准直透镜和所述第二准直透镜进入所述样品池,所述样品池内的一硫化碳对所述紫外光进行吸收,吸收后的紫外光经所述第三准直透镜经光纤传输至所述光谱仪。

3.根据权利要求1所述的一硫化碳吸收截面测量装置,其特征在于,所述激励源包括第二氘灯、第二石英透镜、第三氘灯和第三石英透镜;

所述第二石英透镜设置在所述第二氘灯和所述样品池的第一激励光源输入口之间,所述第二氘灯、所述第二石英透镜和所述第一激励光源输入口同轴;所述第三石英透镜设置在所述第三氘灯和所述样品池的第二激励光源输入口之间,所述第三氘灯、所述第三石英透镜和所述第二激励光源输入口同轴;

所述第二石英透镜和所述第三石英透镜发出的激励光分别经所述第二石英透镜和第三石英透镜进入所述样品池,激励所述样品池内的二硫化碳光化学解离成一硫化碳。

4.根据权利要求1所述的一硫化碳吸收截面测量装置,其特征在于,所述测量装置还包括第三号三通阀,所述第三号三通阀设置在所述氮气保护盒内,所述第三号三通阀的第一端口与所述氮气保护盒的氮气输入口连通,所述第三号三通阀的第二端口与所述光谱仪的空隙口连通。

5.根据权利要求1所述的一硫化碳吸收截面测量装置,其特征在于,所述测量装置还包括浮子流量计、第一质量流量计和第二质量流量计;

所述浮子流量计设置在所述氮气储气罐的氮气输出口与所述第一号三通阀的第一端口之间;

所述第一质量流量计设置在所述第一号三通阀的第三端口和所述第二号三通阀的第三端口之间;

所述第二质量流量计设置在所述二硫化碳储气罐的二硫化碳输出口与所述第二号三通阀的第一端口之间。

6.一种一硫化碳吸收截面测量方法,其特征在于,所述测量方法包括如下步骤:利用权利要求1-5任一项所述的测量装置获取一硫化碳的特征吸收光谱;

根据所述特征吸收光谱计算二硫化碳的浓度;

基于碳元素守恒定律,根据二硫化碳的浓度获取一硫化碳的浓度;

根据所述一硫化碳的浓度,基于朗伯比尔定律确定一硫化碳吸收截面。

7.根据权利要求6所述的一硫化碳吸收截面测量方法,其特征在于,所述根据所述特征吸收光谱计算二硫化碳的浓度,具体包括:根据所述特征吸收光谱利用公式

和C1=k·C,计算二硫化碳的浓度;

其中,F(k)为标准CS2快变吸收光谱与被强紫外照射后的CS2快变吸收光谱差的平方和,fm(λ)为波长为λ浓度为C的标准CS2被强紫外照射后的快变吸收光谱,fs(λ)为标准CS2快变吸收光谱,k是最佳估计系数,C1为CS2的浓度。

8.根据权利要求7所述的一硫化碳吸收截面测量方法,其特征在于,所述基于碳元素守恒定律,根据二硫化碳的浓度获取一硫化碳的浓度,具体包括:基于碳元素守恒定律,根据二硫化碳的浓度,利用公式C2=ΔC=C-C1,获取一硫化碳的浓度;其中,C2为一硫化碳的浓度。

9.根据权利要求6所述的一硫化碳吸收截面测量方法,特征在于,所述根据所述一硫化碳的浓度,基于朗伯比尔定律确定一硫化碳吸收截面,具体包括:根据所述一硫化碳的浓度,基于朗伯比尔定律,利用公式σCS(λ)=ln(I0(λ)/I(λ))/C2L=P(λ)/C2L,确定一硫化碳吸收截面;

其中,σCS(λ)表示光源的波长为λ时的一硫化碳吸收截面,I(λ)为特征吸收光谱的光强,I0(λ)是光源的光强,P(λ)为CS吸收系数,C2是一硫化碳的浓度,L为有效光程。

10.根据权利要求6所述的一硫化碳吸收截面测量方法,其特征在于,所述根据所述一硫化碳的浓度,基于朗伯比尔定律确定一硫化碳吸收截面,之后还包括:利用公式 计算一硫化碳的光学参量;

其中,P(λ)为CS吸收系数,I(λ)为特征吸收光谱的光强,I0(λ)是光源的光强,λ为光源的波长。