HCl气体红外光谱的测量与计算研究
发布时间：2021-01-30 00:55
HCl是一种有毒和很强腐蚀性的气体,在生产中和环境预警中非常需要对HCl的浓度进行监控。通过观测气体的红外光特征谱的频率和强度,可以判别气体的种类和浓度。傅里叶变换红外光谱（FTIR）具有精度高、适用范围广、响应迅速、寿命长、使用方便等特点,是理想的检测手段。在本论文中,我们一方面采用FTIR测量了HCl气体光谱,另一方面将实验结果和计算结果进行了对比分析,研究了通过计算来预判气体光谱特征的可能性和可靠性。主要研究工作和结果如下:搭建了高温气体光谱测试系统,针对有毒气体,对气体池的密封和实验场所的通风采取了特别措施。采用傅里叶变换红外技术对HCl气体的红外发射光谱进行了非接触测量,获得了不同温度和不同浓度条件下HCl气体的高分辨率红外发射光谱,丰富了HCl的光谱库。对应实验的气体温度和浓度,用第一性原理分子动力学计算了HCl气体的振动谱。通过比较测量和计算的谱线和谱带峰值位置、谱带积分能量等特征值数据,发现由分子动力学计算得到的HCl谱带包络与实验结果符合较好,但在谱带中部各峰值位置、振动谱带的两个分支内各自最大强度所处位置以及各分支积分能量等细节上,计算和实验结果比有较大误差。这说明...
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：42 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
白酒样本光谱图及局部放大区域
所以它对气体、液体和固体物质都能够进行测定分析，因此使用的极其广着技术的发展，傅里叶变换红外光谱仪的高速扫描、高灵敏度、高信噪比等优点使得傅里叶变换技术独具优势且发展的十分迅猛。.2 傅里叶变换红外光谱的基本原理如图 2.1 所示，光束分裂器将红外光源发出的光分为两束，这两束光分透射到达动镜，经过反射到达定镜。然后再通过定镜和动镜的反射再回到。动镜匀速在一条直线上运动，这样经过光束分裂器分束后的这两束光就个光程差，最后就产生了干涉现象。红外光再次到达分束器后会合，通过样后带着样品信息的干涉光到探测器，经过信号放大之后通过傅里叶变换对行处理，就能够得到透过率或吸光度随波数变化的红外吸收光谱图[38, 39]。
图 3.1 超高分辨 FTIR 光谱仪容纳 3 个水冷源，由 OPUS 软件单独选择。此外，源室包括一个端口，用于紫外线源或发射光谱实验，源光束在一个焦点处出射包括反射镜的永久对准干涉仪和分束器，并使用稳定的 He-Ne定光程差。干涉仪的入射角为 30°。这个狭窄的入射角减少了偏使用了光束分离器，光束被分割到迈克尔逊干涉仪的固定和移。此外，干涉舱还提供了一个用于双边(对称)获取干涉图的干涉 50 cm，安装此干涉仪后，单边采集的最大光程差将缩短 50 cm。来控制运动干涉仪镜(也称为扫描仪)的位置，用来确定数据采样对频率稳定氦氖激光器产生的单色光束进行调制。当扫描器运生正弦信号，要切换光谱范围，就需要改变分束器。标准分束器，具有多层涂层，适用范围为中红外区[43]。需要注意的是：干
【参考文献】：
期刊论文
[1]以四大光谱综合解析为导向的光谱分析实验教学实践[J]. 洪战英,闻俊,赵靖霞,赵卫权,李玲,柴逸峰,范国荣. 药学实践杂志. 2012(05)
[2]光谱分辨率和信噪比对光谱线指数测量精度的影响[J]. 杜薇,罗阿理,赵永恒. 光谱学与光谱分析. 2012(07)
[3]光阑对普朗克常量测定影响的分析[J]. 封丽. 渤海大学学报(自然科学版). 2012(02)
[4]Ar+17和Ar+16谱线的电子碰撞展宽[J]. 段斌,吴泽清,颜君,李月明,王建国. 物理学报. 2012(04)
[5]黑体辐射公式的量纲分析[J]. 王明美. 大学物理. 2009(02)
[6]多元线性回归模型的FTIR/ATR多组分定量分析[J]. 刘平乐,刘华杰,罗和安. 湘潭大学自然科学学报. 2008(03)
[7]谱线展宽的物理机制及其半高宽[J]. 张庆国,尤景汉,贺健. 河南科技大学学报(自然科学版). 2008(01)
[8]FTIR监测北京地区CO2和CH4及其变化分析[J]. 徐亮,刘建国,高闽光,陆亦怀,刘文清,魏秀丽,朱军,张天舒,陈军. 光谱学与光谱分析. 2007(05)
[9]可燃气体和有毒气体检测报警系统的设计探讨[J]. 刘春,张平. 石油化工自动化. 2006(06)
[10]气体火灾探测器的研究与发展[J]. 龚雪,张认成,黄湘莹,张晓华. 消防科学与技术. 2005(06)
博士论文
[1]Doppler展宽的准Λ型四能级系统无反转激光相关控制的理论研究[D]. 刘中波.山东师范大学 2012
[2]Doppler展宽介质中慢光传播特性研究[D]. 李梁.华东师范大学 2011
硕士论文
[1]傅里叶变换红外光谱仪高速采样系统的研究[D]. 杜雲.合肥工业大学 2017
[2]光学系统中光阑对激光传输特性影响研究[D]. 鲁茜倩.西安工业大学 2016
[3]隐身飞机尾焰红外探测仿真技术研究[D]. 丁亮.电子科技大学 2016
[4]基于傅里叶变换红外光谱分析的火灾气态产物定量监测技术研究[D]. 魏周君.中国科学技术大学 2009
本文编号：3007924
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：42 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
白酒样本光谱图及局部放大区域
所以它对气体、液体和固体物质都能够进行测定分析，因此使用的极其广着技术的发展，傅里叶变换红外光谱仪的高速扫描、高灵敏度、高信噪比等优点使得傅里叶变换技术独具优势且发展的十分迅猛。.2 傅里叶变换红外光谱的基本原理如图 2.1 所示，光束分裂器将红外光源发出的光分为两束，这两束光分透射到达动镜，经过反射到达定镜。然后再通过定镜和动镜的反射再回到。动镜匀速在一条直线上运动，这样经过光束分裂器分束后的这两束光就个光程差，最后就产生了干涉现象。红外光再次到达分束器后会合，通过样后带着样品信息的干涉光到探测器，经过信号放大之后通过傅里叶变换对行处理，就能够得到透过率或吸光度随波数变化的红外吸收光谱图[38, 39]。
图 3.1 超高分辨 FTIR 光谱仪容纳 3 个水冷源，由 OPUS 软件单独选择。此外，源室包括一个端口，用于紫外线源或发射光谱实验，源光束在一个焦点处出射包括反射镜的永久对准干涉仪和分束器，并使用稳定的 He-Ne定光程差。干涉仪的入射角为 30°。这个狭窄的入射角减少了偏使用了光束分离器，光束被分割到迈克尔逊干涉仪的固定和移。此外，干涉舱还提供了一个用于双边(对称)获取干涉图的干涉 50 cm，安装此干涉仪后，单边采集的最大光程差将缩短 50 cm。来控制运动干涉仪镜(也称为扫描仪)的位置，用来确定数据采样对频率稳定氦氖激光器产生的单色光束进行调制。当扫描器运生正弦信号，要切换光谱范围，就需要改变分束器。标准分束器，具有多层涂层，适用范围为中红外区[43]。需要注意的是：干
【参考文献】：
期刊论文
[1]以四大光谱综合解析为导向的光谱分析实验教学实践[J]. 洪战英,闻俊,赵靖霞,赵卫权,李玲,柴逸峰,范国荣. 药学实践杂志. 2012(05)
[2]光谱分辨率和信噪比对光谱线指数测量精度的影响[J]. 杜薇,罗阿理,赵永恒. 光谱学与光谱分析. 2012(07)
[3]光阑对普朗克常量测定影响的分析[J]. 封丽. 渤海大学学报(自然科学版). 2012(02)
[4]Ar+17和Ar+16谱线的电子碰撞展宽[J]. 段斌,吴泽清,颜君,李月明,王建国. 物理学报. 2012(04)
[5]黑体辐射公式的量纲分析[J]. 王明美. 大学物理. 2009(02)
[6]多元线性回归模型的FTIR/ATR多组分定量分析[J]. 刘平乐,刘华杰,罗和安. 湘潭大学自然科学学报. 2008(03)
[7]谱线展宽的物理机制及其半高宽[J]. 张庆国,尤景汉,贺健. 河南科技大学学报(自然科学版). 2008(01)
[8]FTIR监测北京地区CO2和CH4及其变化分析[J]. 徐亮,刘建国,高闽光,陆亦怀,刘文清,魏秀丽,朱军,张天舒,陈军. 光谱学与光谱分析. 2007(05)
[9]可燃气体和有毒气体检测报警系统的设计探讨[J]. 刘春,张平. 石油化工自动化. 2006(06)
[10]气体火灾探测器的研究与发展[J]. 龚雪,张认成,黄湘莹,张晓华. 消防科学与技术. 2005(06)
博士论文
[1]Doppler展宽的准Λ型四能级系统无反转激光相关控制的理论研究[D]. 刘中波.山东师范大学 2012
[2]Doppler展宽介质中慢光传播特性研究[D]. 李梁.华东师范大学 2011
硕士论文
[1]傅里叶变换红外光谱仪高速采样系统的研究[D]. 杜雲.合肥工业大学 2017
[2]光学系统中光阑对激光传输特性影响研究[D]. 鲁茜倩.西安工业大学 2016
[3]隐身飞机尾焰红外探测仿真技术研究[D]. 丁亮.电子科技大学 2016
[4]基于傅里叶变换红外光谱分析的火灾气态产物定量监测技术研究[D]. 魏周君.中国科学技术大学 2009
本文编号：3007924
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