[发明专利]一种基于正交光路的在线监测PM2.5中有机碳/元素碳浓度的设备

权利要求书

1.一种基于正交光路的在线监测PM2.5中有机碳/元素碳浓度的设备，包括在线采样单元，试样处理和检测单元，正交光路系统，其特征在于：采样单元包括真空泵，质量流量控制器，石英滤膜，球阀，可挥发有机物溶蚀器，PM2.5切割头等；试样处理和检测单元包括消解炉，氧化炉，气路控制网络，载气气源，非色散红外检测器；正交光路系统包括激光器、分光片、参比光路光电检测单元，石英滤膜透射光路光电检测单元及反射光路光电检测单元；需要高纯He，5％的O2/He和5％的CH4/He三种气体由气路阀网络控制，通过单片机完成控制。 

2.如权利要求1所述的一种基于正交光路的在线监测PM2.5中有机碳/元素碳浓度的设备，其特征在于：在正交光路中，激光器，参比光路光电检测单元，透射光路光电检测单元和反射光路光电检测单元成十字分布，激光器激光光轴与参比光路光电检测单元轴线重叠，透射光路光电检测单元和反射光路光电检测单元轴线重叠，两个轴线垂直正交，分光片在两个轴线的交点，与两个轴线的平面垂直，与激光器发出的激光成45度夹角。 

3.如权利要求1所述的一种基于正交光路的在线监测PM2.5中有机碳/元素碳浓度的设备，其特征在于：在正交光路系统中，分光片可实现反射与透射按一定比例分光，反射光/透射光的比例可以为3∶7～7∶3。 

4.如权利要求1所述的一种基于正交光路的在线监测PM2.5中有机碳/元素碳浓度的设备，其特征在于：在正交光路系统中，激光器采用点状激光二极管，激光中心波长650nm，功率30mW，并通过方波调制，调制频率1Hz。 

5.如权利要求1所述的一种基于正交光路的在线监测PM2.5中有机碳/元素碳浓度的设备，其特征在于：在正交光路系统中，参比光路光电检测单元，透射光路光电检测单元和反射光路光电检测单元都由窄带干涉滤光片，球面聚光透镜和光电检测器组成，窄带干涉滤光片中心波长650nm，半峰宽15nm。 

6.如权利要求1所述的一种基于正交光路的在线监测PM2.5中有机碳/元素碳浓度的设备，其特征在于：通过真空泵，质量流量控制器，石英滤膜，球阀，可挥发有机物溶蚀器，PM2.5切割头实现样品的在线采集；真空泵提供负压用于驱动气体，质量流量控制器实现稳定的气体标准状态体积流速，PM2.5切割头完成空气颗粒物的筛选，仅等效粒径小于2.5微米的细颗粒通过切割头，空气中的可挥发有机物由溶蚀器吸附，PM2.5样品被采集到石英滤膜上；通过一定时间的采样，可计算出通过石英滤膜气体在标准状态 下的体积。 

7.如权利要求1所述的一种基于正交光路的在线监测PM2.5中有机碳/元素碳浓度的设备，其特征在于：采样石英滤膜安装于消解炉的石英容器中，采样石英滤膜可反复多次使用，并可更换。 

8.如权利要求1所述的一种基于正交光路的在线监测PM2.5中有机碳/元素碳浓度的设备，其特征在于：其试样处理和检测单元包括消解炉，氧化炉，气路控制网络，载气气源，非色散红外检测器。 

9.如权利要求1所述的一种基于正交光路的在线监测PM2.5中有机碳/元素碳浓度的设备，其特征在于：所述消解炉由石英容器，石英副管，高温加热丝，耐火砖衬层，k型热电偶，外壳，风扇，排气通道组成；石英容器由一个带密封光窗的外径12mm石英管和三个开口的石英管组成，与封口石英管同轴的是外径22mm壁厚2mm的石英管，石英管非开口端有一环形台阶，用于安装石英滤膜；石英副管外径18mm，壁厚1mm，套在前述石英管的内部，并通过聚四氟乙烯接头把石英副管与石英容器主管固定，把石英滤膜挤压在石英副管和石英容器环形台阶之间，并保证石英容器主管与石英副管之间的气密性，；高温加热丝螺旋缠绕在石英容器中部的外壁，K型热电偶传感器安装在石英容器内，距石英滤膜表面约1mm的位置；外壳是4mm厚的铝板，内表面衬8mm的耐火砖；消解炉底板开孔，外面安装吹风风扇，消解炉顶板也开孔外面安装水平的排风通道。