[发明专利]确保调制范围的方法

说明书

一种确保波长可变的辐射源的调制范围的方法，调制范围作为物质的吸收线的测量的一部分，方法包括控制辐射源以传送辐射，使得辐射的波长根据时间模式行进通过调制范围；通过滤波器对辐射进行滤波，吸收线设置在滤波器的通带中，以及滤波器具有至少一个滤波侧面，至少一个滤波侧面的实际波长在调制范围内；确定被滤波的辐射的光谱，其中相对于时间模式来检测被滤波的辐射的强度；以及确定光谱是否具有至少一个滤波侧面。

技术领域

本发明涉及一种确保波长可变的辐射源的调制范围的方法，所述调制范围作为物质的吸收线的测量的一部分；一种测量物质的吸收线的方法和一种用于测量物质的吸收线的分光计。

背景技术

为了确定物质的浓度以测量物质的吸收线的(即在该物质的吸收特性范围内的吸收谱)特别是已知的。这样的吸收线优选是相对尖锐的，使得入射到物质上的辐射仅在每厘米几个波数量的窄的重复范围内被吸收，例如，从大约0.5cm^-1到大约2cm^-1，并且在可能的情况下，在这个范围之外的环境中不发生吸收，其中在吸收线的半高处的全宽度能够例如等于大约0.2cm^-1。然后可以参考吸收线来确定物质的浓度，特别是参考吸收光谱的范围或者参考该范围的特性值，例如宽度、深度和/或范围的面积或范围的导数。在这方面，对于定量测量可能必须考虑甚至另外的值，尤其是辐射穿过物质所沿着的测量路径的长度，但是例如还有相应物质的压力和/或温度。

吸收线区域中的辐射的吸收基本上可以基于能量转移，该能量转移由具有对应于相应转移的能量的波长的辐射触发，由此吸收该辐射。如果一起检查的相应物质或多种不同物质的两种或更多种这样的转移相对于吸收的波长彼此接近，特别是重叠，则要测量的单独吸收线(在本文的意义中)还可以包括通过一种或多种被检查物质的多种这样的能量转移的吸收。就此而言，物质的吸收谱线的所述测量还包括基于一种或多种物质的一种或多种能量转移的任选叠加的吸收光谱的测量。

可以用吸收线范围内的波长产生辐射，并且可以通过用于测量物质的吸收线的物质进行辐射，例如通过分光计。原则上，辐射可以同时包括在吸收线范围内的所有波长，或者在包括吸收线的更大范围内。为此目的需要宽带辐射源，其在相关波长范围内产生具有尽可能均匀强度的辐射。然而，用于检测通过物质传导的辐射的检测设备将必须配置成取决于波长和通过高的光谱分辨率来检测辐射的强度。这样的波长特定的检测设备相对复杂和/或昂贵。此外，特别地，仅在窄带上发射的激光器相对于高功率和准直光束的宽带辐射源提供了优点，由此可以实现长光路，并且甚至是高能量损失(例如由于测量路径上的灰尘或非定向反射引起)仍然是可以接受的。

备选地，吸收线因此也可以被光学地感测，其中使用具有非常窄的线宽的波长可变的辐射源，具有大约0.001cm^-1的最大宽度，优选大约0.003cm^-1。采用该方式生成的辐射可以近似地被认为是单个波长的辐射。具体而言，可调二极管激光器适合为具有窄线宽的波长可变的辐射源。

然后可以控制波长可变的辐射源来传送辐射，使得辐射的波长行进通过吸收线的波长范围。因此物质对辐射的吸收不是对于吸收线的所有波长同时被测量，而是连续地测量。在这方面，选择调制范围，即由波长可变的辐射源传送的辐射行进通过的波长范围，使得其完全包含吸收线，其中调制范围优选比吸收线宽，使得吸收线两侧的环境也被覆盖，以确保吸收线可以可靠地识别。例如，调制范围可以至少是吸收线的两倍宽；优选至少三倍宽。

从调制范围的一端到其另一端连续行进通过调制范围通常是足够的。备选地，无论是在相同的方向上(例如以锯齿的方式)还是以方向的变化(例如以三角形或正弦形式)，调制范围也可以行进通过多次。行进通过的速度也不一定是恒定的，而是可以规定例如行进通过包括比边际范围更慢的吸收线的调制范围的中心区域，例如改善在这个范围内的测量分辨率。如果要通过多个不同的辐射源同时测量多个吸收线，则也可以提供时间多路复用，使得在某些情况下，调制范围的行进通过也可以被中断。因此，调整范围行进通过所根据的相应的时间模式可以取决于特定的要求而选择为非常不同的。