[发明专利]一种傅里叶变换红外光谱仪波数漂移的校正方法

摘要

本发明涉及一种傅里叶变换红外光谱仪波数漂移的校正方法，该方法利用注入体积浓度为c的CO与平衡气的气体池对红外吸收很明显但又不饱和的特性，先计算出CO最大吸光度理论值所对应的波数，再用待校正的傅里叶变换红外光谱仪实测得到CO吸收特征的透过率光谱，并在该透过率光谱中找到透过率谱的最小值对应的波数，然后，用所述CO最大吸光度理论值所对应的波数与实测图谱中最低透过率所对应的波数差值的绝对值来修正待校正的傅里叶变换红外光谱仪的采样间隔。本方法校正的傅里叶变换红外光谱仪完全满足波数偏移小于10％的实际要求。

主权项

一种傅里叶变换红外光谱仪波数漂移的校正方法，该方法包括以下步骤：(1)在气体池中注入体积浓度为c的CO与平衡气的混合气体，并使得气体池中CO的透过率τ＝e^‑σcL满足下式(Ⅰ)：30％≤e^‑σcL≤50％          (Ⅰ)上式(Ⅰ)中，L为气体池的有效吸收光程，c为气体池中CO气体的浓度，σ为CO气体的吸收系数，且，$\mathrm{\σ}=S\left(T\right)\⊗f_L\left(v\right)\⊗f_G\left(v\right)---\left(\mathrm{II}\right)$上式(Ⅱ)中，S(T)为CO气体分子在温度T时的吸收线强，T为气体池中混合气体的温度，且$S\left(T\right)=S\left(T_{\mathrm{ref}}\right)\·\frac{Q\left(T_{\mathrm{ref}}\right)}{Q\left(T\right)}\frac{\exp (-c_2{E}_{\mathrm{\η}}/T)}{\exp (-c_2{E}_{\mathrm{\η}}/T_{\mathrm{ref}})}\·\frac{1-\exp (-c_{2}v/T)}{1-\exp (-c_{2}v/T_{\mathrm{ref}})}---\left(\mathrm{III}\right);$f_L(v)为洛伦兹展宽线型，f_G(v)高斯展宽线型，v为所述红外光束的波数，且$f_L\left(v\right)=\frac{{\mathrm{\α}}_L/\mathrm{\π}}{{(v-v_0)}^2+{\mathrm{\α}}_L^2}---\left(\mathrm{IV}\right),$$f_G\left(v\right)=\frac{1}{{\mathrm{\α}}_G\sqrt{\mathrm{\π}}}\exp (-\frac{{(v-v_0)}^2}{{\mathrm{\α}}_G^2})---\left(V\right),$上式(Ⅲ)中，c₂为第二幅射常数，η为低能态能级，η’为高能态能级，ν_ηη'为吸收线频率，E_η为吸收线低能态能量，T为绝对温度，Q(T)为总配分函数，T_ref＝296K，Q(T_ref)为296K时的配分函数；上式(Ⅳ)中，v为……波数，v₀……波数，α_L为洛伦兹线型峰值半高半宽(HWHM)，且该式中γ_air为空气展宽，γ_self为自展宽，可由HITRAN数据库中得到；上式(Ⅴ)中，v和v₀与(Ⅳ)式相同，α_G为高斯线型峰值半高半宽，且该式中k为玻尔兹曼常数，m为CO的分子质量，V为光速；(2)按下式(Ⅲ)在待校正的傅里叶变换红外光谱仪的标称波数范围内，计算每一波数下对应的吸光度值，得到波数及其对应吸光度值的数据集，然后，从中寻找出最大吸光度值及其对应的波数，A＝σcL           (Ⅲ)式(Ⅲ)中，σ、c和L的定义与步骤(1)相同；(3)使得碳化硅红外光源经准直后的红外光束透过注有混合气体的气体池后进入待校正的傅里叶变换红外光谱仪，得到CO吸收特征的透过率光谱，并在该透过率光谱中找到透过率谱的最小值对应的波数；(4)用步骤(3)所找到的透过率谱的最小值对应的波数减去步骤(2)所寻找出的最大吸光度值对应的波数，得二者的差值Δv，然后进行下述操作即可：当Δν＞0时，将待校正的傅里叶变换红外光谱仪的采样间隔减小|Δν|·(ν_max‑ν_min)/m；当Δν＜0时，将待校正的傅里叶变换红外光谱仪的采样间隔增大|Δν|·(ν_max‑ν_min)/m；上述公式|Δν|·(ν_max‑ν_min)/m中，v_max和v_min分别为待校正的傅里叶变换红外光谱仪标称波数范围的最大值和最小值，m为待校正的傅里叶变换红外光谱仪标称的采样点数。