Исследование молекул в многокомпонентных газовых смесях методами лазерного дистанционного зондирования

• Автор: Воронина, Эллина Ивановна
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 138 с. : ил.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ДП - дифференциальное поглощение

ДПР - дифференциальное поглощение и рассеяние

ЗВ - загрязняющие вещества

ИК диапазон - инфракрасный диапазон

КР - комбинационное рассеяние

ЛСУКАВ - лазерная система управления качеством атмосферного воздуха

ПДК - предельно допустимая концентрация

УФ - ультрафиолетовый диапазон

ФЛ - флуоресценция

ФЭУ - фотоэлектронный умножитель

1 ЗОНДИРОВАНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОГО ВОДОРОДА
1.1 Измерение концентрации молекул водорода
1.2 Экспериментальные исследования зависимости мощности КР от расстояния зондирования на лабораторной установке КР-лидара
1.3 Численное моделирование лидарного уравнения для зондирования молекулярного водорода в атмосфере методом КР
1.4 Дифференциальное поглощение и рассеяние молекулярного водорода. Численное моделирование
1.5 Зондирование молекулярного водорода КР- лидаром в режиме счета фотонов
1.6 Выводы к главе
2 ЛИДАРНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ МОЛЕКУЛЯРНОГО ЙОДА НА ФЛУОРЕСЦЕНТНОМ ЛИДАРЕ
2.1 Параметры молекулярного йода
2.2 Экспериментальные измерения на лабораторном ФЛ-лидаре
2.3 Численное моделирование лидарного уравнения для флуоресценции
2.4 Численное моделирование лидарного уравнения для зондирования молекулярного йода в атмосфере методом КР
2.5 Дифференциальное поглощение лазерного излучения молекулами йода
2.5.1 Измерение концентраций молекул йода лидаром дифференциального поглощения
2.5.2 Лабораторные измерения ДП- лидаром
2.5.3 Дифференциальное поглощение и рассеяние молекулярного
йода. Численное моделирование 2.6 Выводы к главе 2
3 ЛАЗЕРНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ
АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
3.1 Применение методов лазерного дистанционного зондирования
для экологического мониторинга
3.2 Применение КР- лидара в системе управления качеством
атмосферного воздуха
3.3 Молекулы загрязняющих веществ и их параметры
3.4 Численное моделирование лидарного уравнения для
зондирования молекул ЗВ методом КР
3.5 Зондирование молекул загрязняющих веществ КР- лидаром в
режиме счета фотонов
3.6 Зондирование из космоса загрязняющих веществ в приземном
слое с концентрациями ~1013 см'3 и выше в режиме счета фотонов
3.7 Пороговый режим работы ЛСУКАВ. Система предупреждения
аварийных выбросов в атмосферу
3.8 Выводы к главе 3
4 РЕКОНСТРУКЦИЯ ЛИДАРНОГО СПЕКТРА КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ МОЛЕКУЛ
% ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ
4.1 Постановка задачи
4.2 Компьютерная реконструкция лидарного спектра КР смеси
молекул метана и его дейтерозамещенных аналогов в газовой фазе
4.3 Компьютерная реконструкция лидарного спектра КР рассеяния
молекул предельных углеводородов в газовой фазе
4.4 Выводы к главе 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
меди с XL = 578 нм, 510 нм, 289 нм, YAG: Nd лазера - вторая и третья гармоники ЯI = 532 нм, 355 нм соответственно, и лазера на ХеС1г с Яр = 308 нм.
Цель - выбор длины волны излучателя ФЛ- лидара для обнаружения минимально возможной концентрации молекул йода в атмосфере на различных расстояниях зондирования и в различных экспериментальных условиях.
Как было описано выше значение длины волны максимума полосы флуоресценции для молекул Ц равно Яр — 589.5 нм, дифференциальное сечение флуоресценции на этой длине волны - 4.15 • 10'22 см2/ср, фактор тушения флуоресценции - 10'3 и время затухания флуоресценции 1000 не [2].
Остальные параметры, входящие в лидарное уравнение для флуоресценции, имели следующие значения:
- Д/? = 150 м для времени измерения tj = 1000 не,
-А о = 0.008 м ,
- К 2 = 0.495 для длины волны 532 нм,
- пиковая мощность лазерного импульса Рр = 100 кВт,
- расстояние зондирования R = 0.5,1.0, 2.0, 5.0 и 10.0 км,
- концентрация исследуемых молекул 1016 см'3,
- пропускание атмосферы рассчитывалось по уравнению (8) (см. главу 1) по значениям коэффициента ослабления к (ЯД), которые взяты из [20,37], и для интересующих нас длин волн представлены в первом столбце таблицы 13;
-£р(Л)= 0.54.
Полученные результаты для исследуемых длин волн лазерного излучения, приведены в таблице 14.
Мощности фоновой засветки рассчитаны по уравнению (9) (см. главу 1) и также приведены в таблице 14.
Из таблицы 14 следует, что с увеличением расстояния сигнал ФЛ уменьшается примерно в 20 раз через 10 километров. Оптимальным является использование в такой системе второй гармоники YAG: Nd - лазера с длиной волны 532 нм и излучения медного лазера с длинами волн 510 и 578 нм, которые