[发明专利]一种高精密腔臭氧光化学净生成速率的测量系统和方法

权利要求书

1.一种高精密腔臭氧光化学净生成速率的测量系统，其特征在于：包括光化学反应模块、与所述光化学反应模块相连的供有一氧化氮标气的臭氧转化模块以及与所述臭氧转化模块相连的高精密腔二氧化氮与臭氧浓度之和的测量模块；

所述光化学反应模块包括光反应模块、暗反应模块以及分别与所述光反应模块、暗反应模块相连的Teflon过滤器，所述光反应模块由光反应管与承载结构组成，所述暗反应模块由暗反应管与承载结构组成；

所述臭氧转化模块包括浓度不低于500×10^－6的一氧化氮标气、一氧化氮滴定管、FeSO₄净化管以及质量流量计，一氧化氮标气由所述质量流量计控制，通过所述FeSO₄净化管与采样大气混合再与所述高精密腔二氧化氮与臭氧浓度之和的测量模块对接；

所述高精密腔二氧化氮与臭氧浓度之和的测量模块包括激光器、光隔离器、反射镜、50/50分束镜、高反镜、两个分别与所述光反应模块和所述暗反应模块相连的高精密腔、光电倍增管以及采集卡和采集程序。

2.如权利要求1所述高精密腔臭氧光化学净生成速率的测量系统，其特征在于，所述承载结构包括固定于反应管外侧的承载架和固定于反应管端面的端面板，所述承载架包括对称设置的两块固定框架以及架设在所述固定框架之间的支撑杆，每个所述固定框架由两块分框体对接卡设于反应管表面形成，所述端面板与反应管的端口之间夹设有对接铝环，所述对接铝环与端面板之间设有密封O圈，所述端面板上开设有用于反应管进气或出气的开口。

3.如权利要求1所述高精密腔臭氧光化学净生成速率的测量系统，其特征在于：所述光反应管和暗反应管是两个大小、形状完全一致的JGS1石英玻璃管，所述光反应管和暗反应管的内表面均镀有Teflon薄膜。

4.如权利要求1－3中任一项所述的高精密腔臭氧光化学净生成速率的测量系统，其特征在于：所述光化学反应模块中所述光反应管和暗反应管的固定框架均采用笼式结构进行固定，所述暗反应管的外部覆盖一层用于隔离波长＜400nm的光的UV－截止膜，所述UV－截止膜与所述暗反应管表面间隔有夹层，所述暗反应管的固定框架上留有进出气接口。

5.如权利要求4所述的高精密腔臭氧光化学净生成速率的测量系统，其特征在于：所述光反应管和暗反应管的进气面板均有两圈交错分布的进气圆孔，出气面板均有五个圆孔，出气面板上的五个圆孔成+号状排列。

6.如权利要求1所述高精密腔臭氧光化学净生成速率的测量系统，其特征在于，所述臭氧转化模块中一氧化氮标气对接所述FeSO₄净化管再接所述一氧化氮反应管，通过所述质量流量计控制一氧化氮浓度，通过高浓度一氧化氮将臭氧完全滴定转化成二氧化氮，最后与所述高精密腔二氧化氮与臭氧浓度之和的测量模块对接。

7.如权利要求1所述的高精密腔臭氧光化学净生成速率的测量系统，其特征在于，高精密腔二氧化氮与臭氧浓度之和的测量模块中，所述激光器为中心波长为406nm的蓝光二极管激光器，所述高反镜的镜面反射率＞99.98％，所述光电倍增管(PMT)前端装有中心波长为406nm的滤光片，所述高精密腔二氧化氮与臭氧浓度之和的测量模块气路均用Teflon材料的采样管。

8.一种高精密腔臭氧光化学净生成速率的测量方法，其特征在于：采用了如权利要求1－7中任一项所述的高精密腔臭氧光化学净生成速率的测量系统，包括以下步骤：

(1)采样气体通过光反应管和暗反应管，所述暗反应管外表面覆盖一层UV－截止膜，隔离＜400nm的光，测量系统获得信号记作(臭氧+二氧化氮)1，所述光反应管没有覆盖UV－截止膜，测量信号记作(臭氧+二氧化氮)2，待测气体通过所述光化学反应模块的平均停留时间记作t；

(2)从所述光反应管和暗反应管中出来的两路气体与所述臭氧转化模块对接，通过浓度不低于(500×10^－6)的一氧化氮将待测气体中的臭氧全部转化为二氧化氮，再与高精密腔二氧化氮与臭氧浓度之和的测量模块对接；

(3)所述高精密腔二氧化氮与臭氧浓度之和的测量模块中，通过光电倍增管(PMT)采集经过高精密腔内的高反镜多次反射后的透射光强并进行拟合得到衰荡时间τ，再根据腔内有无待测气体时的衰荡时间计算获得浓度，通过所述光反应管和暗反应管进来的待测气体对应臭氧与二氧化氮浓度之和记作c₁和c₂；

(4)通过公式计算获得臭氧光化学净生成速率。/