الأشعة تحت الحمراء من أربع موجات منحط الاختلاط مع Upconversion للكشف عن كمية الغاز الاستشعار

أهمية بروتوكولنا هو أنه يخفض حد الكشف مما يجعل من الممكن دراسة تركيزات الأنواع الصغيرة التي لا يمكن لأساليب أخرى الوصول إليها. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هو إضافة وحدة upconversion الذي يتحايل على الكثير من الضوضاء الخلفية. العمل مع الإعداد للأعلى التحويل المستخدمة في عملية الكشف.

ابدأ بفضح العناصر الداخلية في الإعداد. صمام ثنائي الليزر والكريستال إنتاج شعاع نانومتر 1064. سلسلة من المرايا توجيه هذا الشعاع من خلال الكريستال PPLN، والعودة.

شعاع الأشعة تحت الحمراء المتوسطة من الخارج يذهب أيضا من خلال الكريستال. تنتج الحزمتان إشارة مقلوبة تخرج من بلورة PPLN وتذهب إلى جهاز كشف. يوفر هذا التخطيطي نظرة عامة حول الإعداد.

البلورة المستخدمة مع الصمام الثنائي بالليزر هو نيودياموند ytterbium orthovanadate. الرموز U1 إلى U7 هي المرايا التي تنعكس بشكل كبير في 1064 نانومتر. المرايا U1 من خلال U5 هي نقل عالية في الطول الموجي للصمام الثنائي الليزر.

مرآة U6 هو transmissive في نطاق إشارة أعلى المحولة. مرآة U7 هو نقل لإشارة الأشعة تحت الحمراء الوسطى. مرآة U3 لديها نصف قطرها 200 مم من انحناء.

المرايا الأخرى مسطحة. استخدام مرآة مسطحة على جبل كوميدي لإنشاء تجويف المحاذاة. ضع المرآة أمام وسيط الليزر لتكون بمثابة المرآة النهائية.

قم بتحويل زاوية الحامل إلى مواضع متطرفة في كل من الاتجاهين الأفقي والرأسي. بعد ذلك، ضع بطاقة شعاع الأشعة تحت الحمراء الحساسة أمام مرآة U2. أيضا إزالة الكريستال PPLN من انها جبل. ويصور الترتيب في هذا التخطيطي.

يتم الإشارة إلى مرآة النهاية بواسطة UH. بدء الصمام الثنائي بالليزر في ما يقرب من ثلث الناتج الأقصى. محاذاة تجويف، كرر الخطوات التالية. تغيير زاوية مرآة نهاية، إيجابية 2 درجة في الاتجاه الأفقي.

ثم اكتساح الزاوية العمودية للمرآة من واحد إلى النقيض من الآخر. كما يمكنك القيام بذلك، ومشاهدة بطاقة الأشعة تحت الحمراء لشعاع من تجويف المحاذاة. في بعض زاوية أفقية من المرآة نهاية، أثناء اكتساح الزاوية العمودية، وسوف تبدأ التجويف الكسل، والتي يمكن أن ينظر إليها على بطاقة الأشعة تحت الحمراء.

عندما يكون التجويف يكسل ، بالتناوب بين ضبط زاوية المرآة لتحقيق قوة أعلى ، والحد من محرك التيار. في النهاية، يكون السلطة حتى شعاع ترك المرآة مرئية بسهولة مع بطاقة الأشعة تحت الحمراء. الآن، إزالة بطاقة الأشعة تحت الحمراء والبدء في ضبط المرآة التي كانت وراء ذلك، U2. ضبط المرآة بحيث ينعكس شعاع المحاذاة من مركزه إلى مركز مرآة U3. ضبط زاوية U3 مرآة حتى شعاع لا يزال تركزت على طول المسار المطلوب لتعكس U7. تأكد من مرور الحزمة عبر جبل PPLN عند الارتفاع المناسب، وأنها ستكون عمودية على سطح البلورة.

بعد ذلك، قم بإزالة نافذة الجرمانيوم ووضع بطاقة الأشعة تحت الحمراء خلف U7. في هذا الموقف، سوف بطاقة الأشعة تحت الحمراء الفلوريس بسبب شعاع الأشعة تحت الحمراء ترك تجويف. الآن ضبط زاوية U7 لتعكس على طول مسار شعاع المحاذاة. مراقبة بطاقة الأشعة تحت الحمراء للشعاع المرسلة، وتعيين زاوية المرآة لتعظيم الإخراج.

الاستمرار في تركيب الكريستال PPLN في جبل حتى شعاع يمر عبر واحدة من قنواتها. تحقق من أن الشعاع لا يزال مرئياً على بطاقة الأشعة تحت الحمراء. إذا كان الأمر كذلك، قم بضبط U7 لزيادة الإخراج قبل المتابعة.

عند هذه النقطة، إيقاف الصمام الثنائي ليزر وإزالة المرآة نهاية. إرفاق 750 نانومتر طويلة تمرير مرشح في المدخلات لإعداد upconversion. ضع مقياس طاقة خلف عامل التصفية.

مع الصمام الثنائي بالليزر في السلطة الكاملة، وضبط زاوية U2 وU7 لتحقيق أقصى قدر من الطاقة. ثم استبدل عداد الطاقة ببطاقة أشعة تحت حمراء عالية الطاقة. مع البطاقة، تحقق من أن تجويف يعمل في الوضع الجاليكية الأساسية.

ضبط مرآة U7 حسب الضرورة. عند الانتهاء، قم بإزالة عامل التصفية ثم أعد ربط نافذة الجرمانيوم. الانتقال لمحاذاة الأشعة تحت الحمراء المنحطة إعداد خلط أربع موجات.

وتشمل المجموعة ليزر نبض، ليزر النيون الهيليوم، فضلا عن المرايا، والعدسات، لتوجيه الحزم إلى مدخلات كاشف upconversion تجميعها. يتم تمثيل الإعداد الأولي في هذا التخطيطي. الليزر الهيليوم النيون يوفر شعاع دليل.

استخدم المرايا M3 و M4 لمحاذاة شعاع الدليل مع العدسة L1. ضبط المرايا بحيث يضرب شعاع عدسة L1 في وسطها. أدخل لوحة مربع بين المرآة M4 وعدسة L1. وضعه في زاوية عمودية 45 درجة من شعاع أفقي. ضمان الترتيب تنتج اثنين من الحزم الإخراج.

إدراج لوحة مربع الثاني بعد الأول. يكون ذلك في زاوية أفقية 45 درجة من الحزم الإخراج. تأكد من أن ناتجها يحتوي على أربعة حزم.

بعد ذلك، ضبط زوايا لوحات boxcars إلى عوارض الإخراج الأربعة تشكل زوايا مربع. ضبط عدسة L1 حتى يتم متباعدة على قدم المساواة الحزم حول مركزها. الآن، ضع القزحية في مسار الحزم.

ترتيب القزحية لمنع ثلاثة عوارض مضخة والسماح لشعاع إشارة لتمرير من خلال. يمثل هذا التخطيطي حالة النظام في هذه المرحلة. وسوف تنطوي الخطوات التالية على عدسة L2، والمرايا M5 و M6. لتكزيم الحزمة، قم بمحاذاة العدسة L2 باستخدام الطول البؤري للطول الموجي بالليزر النبضي.

ثم وضع المرايا M5 و M6 بحيث يتم توجيه شعاع دليل إلى نافذة الإدخال من كاشف upconversion حيث يجب أن يكون محورها شعاع. ضع العدسة L3 مسافة بصرية من طول بؤري واحد من مركز الكريستال PPLN. إزالة نافذة الجرمانيوم من كاشف للمتابعة.

القيام بذلك يسمح ل 1064 شعاع نانومتر للخروج من وحدة upconversion. بعد ذلك، ابدأ باستخدام المرآة M6 لتحريك الحزمة من الكاشف، واحضره إلى شعاع الإشارة بحيث يتداخل عند العدسة L2. المناوبة مع استخدام M5 مرآة لنقل شعاع دليل على شعاع نانومتر 1064 في L3. توقف عند شعاع نانومتر 1064، وشعاع الدليل، اتبع نفس المسار. أعد ربط نافذة الجرمانيوم إلى وحدة التحويل upconversion.

ثم ضع عدة مرشحات كثافة محايدة أمام الكاشف لحمايته من الليزر النبضي. قم بتشغيل الليزر النبضي، وتأكد من تداخله مع شعاع الدليل. الآن، ضع تدفق الغاز أو اللهب الذي سيتم قياسه عند النقطة المحورية للعدسة L1. وسيشمل هذا القياس تدفق الميثان المخفف في النيتروجين.

تحقق من أن الإشارة مرئية على الكاشف. اضبط فلاتر الكثافة المحايدة حسب الحاجة. إذا كانت هناك إشارة، فأقصى حد من شدة المتوسط عن طريق ضبط المرايا M5 و M6. استمر من خلال حجب شعاع الإشارة مع كتلة شعاع على مرحلة الترجمة.

ثم قم بإزالة مرشحات الكثافة المحايدة التي تسبق الكاشف. في البداية، قد يكون هناك إشارة بسبب الضوء المتناثرة في الكاشف. مع مرحلة الترجمة ضبط موقف كتلة شعاع للحد من هذا التشتت.

تابع عندما تم تقليل الإشارة بسبب تشتت الضوء قدر الإمكان. الخطوة التالية هي تشغيل تدفق الغاز حتى يمكن أن تبدأ القياسات. ثم، جمع البيانات عن طريق التسبب بشكل صحيح في الكشف upconversion مع الليزر نبض ومسح مدى الطول الموجي من الفائدة.

هذه البيانات هي لخمسة تركيزات مختلفة من سيانيد الهيدروجين في غاز النيتروجين. كل نقطة تمثل متوسط ثلاثة مسحات في كل تركيز. الذروة المركزية هي خط P20 من الفرقة الذبذبات NU1 من سيانيد الهيدروجين.

هنا النقاط هي قيم الذروة قياس كدالة من التركيز. خط اندفاعة هو تناسب متعدد الحدود من الدرجة الثانية. هل هذه هي الحالة، تظهر البيانات خمسة عمليات مسح متتالية من لهب مختلط مسبقاً.

يمتد كل مسح حوالي 65 ثانية، ويغطي نفس النطاق من عدد الموجة. التغيير في كثافة من المسح الضوئي إلى المسح الضوئي هو لأن وضع نبض الليزر والطاقة ليست مستقرة. لا توجد خطوة واحدة هي الأكثر أهمية ، ولكن إذا كانت القياسات تحتاج إلى أن تكون قابلة للمقارنة ، فيجب أن يكون للمحاذاة نفس وضع الارتفاع في كل مرة.

تعلم لمحاذاة هذه المجموعة عن طريق التجربة والخطأ من شأنه أن يضيع الكثير من الوقت وهذا هو السبب في أنني أردت أن تثبت هذه العملية حتى يتمكن الناس من تجنب المزالق. جعل إدخال وحدة upconversion من الممكن بالنسبة لنا للكشف عن إطلاق الأنواع الصغيرة سيانيد الهيدروجين من تغويز الكريات الصغيرة. ويشمل هذا البروتوكول استخدام أجهزة الليزر من الفئة الرابعة، وربما استخدام الغازات القابلة للاشتعال، ويجب دائما اتباع تدابير السلامة المناسبة.