Экспресс-анализаторы состава атмосферы на поглощении излучения в вакуумной ультрафиолетовой области

• Автор: Кустикова, Марина Александровна
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 139 с. : ил.

ГЛАВА

МЕТОДЫ СПЕКТРОСКОПИИ ВАКУУМНОГО УЛЬТРАФИОЛЕТА. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Специфика исследований в вакуумной ультрафиолетовой области спектра

1.2. Оптические материалы и отражающие покрытия для ближней ВУФ области

1.3. Вакуумные спектральные приборы

1.4. Источники вакуумного ультрафиолетового излучения

1.5. Приемники вакуумного ультрафиолетового излучения

1.6. Поглощение атмосферных газов в ВУФ области

1.7. Выводы
ГЛАВА

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ОСНОВНЫХ КОМПОНЕНТОВ АТМОСФЕРЫ ПО ПОГЛОЩЕНИЮ ВУФ ИЗЛУЧЕНИЯ

2.1. Использование метода поглощения для определения состава газов. Закон Бугера - Ламберта - Бера
2.2. Влияние немонохроматичности излучения на результаты измерения концентрации компонентов в газах
2.3. Датчики концентрации кислорода и водяного пара на поглощении ВУФ излучения
2.4. Микропроцессор для обработки измерительных сигналов датчиков
2.5. Выводы
ГЛАВА
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ КОНЦЕНТРАЦИИ КОМПОНЕНТОВ АТМОСФЕРЫ ПО ПОГЛОЩЕНИЮ ВУФ ИЗЛУЧЕНИЯ
3.1. Исследование спектров излучения микроламп для вакуумной ультрафиолетовой области
3.2. Исследование характеристик ВУФ датчиков при изменении толщины поглощающего слоя
3.3. Исследование характеристик ВУФ датчиков при изменении концентрации водяного пара

3.4. Исследование характеристик ВУФ датчиков при изменении концентрации кислорода
3.5. Исследование характеристик оптических датчиков при наличии двух поглощающих компонентов - водяного пара и кислорода
3.6. Выводы
ГЛАВА
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ ОПТИЧЕСКИХ ГИГРОМЕТРОВ И ГАЗОАНАЛИЗАТОРОВ КИСЛОРОДА В ВОЗДУХЕ НА ПОГЛОЩЕНИИ ВУФ ИЗЛУЧЕНИЯ
4.1. Гигрометры. Принцип действия и состояние парка рабочих приборов
4.2. Оптический гигрометр ТКА-МК
4.3. Экспериментальные образцы оптических ВУФ гигрометров с
, различными типами ламп
4.4. Газоанализаторы кислорода. Принцип действия и состояние парка рабочих приборов
4.5. Экспериментальный образец оптического ВУФ газоанализатора кислорода
4.6. Исследование метрологических характеристик ВУФ анализаторов
4.7. Выводы
ГЛАВА
РЕЗУЛЬТАТЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ РАБОТ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ МЕТОДОВ СПЕКТРОСКОПИИ В ВУФ ОБЛАСТИ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ СОСТАВА ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ
5.1. Сравнительный анализ характеристик экспериментальных образцов ВУФ анализаторов и промышленных гигрометров и газоанализаторов кислорода
5.2. Новые области применения ВУФ анализаторов
5.3. Выводы
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
1. Типичные характеристики гигрометров, внесенных в Государственный реестр средств измерений
2. Типичные характеристики газоанализаторов кислорода, внесенных в Государственный реестр средств измерений

Исследование компонентного состава атмосферы - одна из самых давних проблем физики атмосферы. Практически все жизненно важные процессы на Земле связаны с составом атмосферы. Большинство теорий о происхождении жизни и о существовании живых организмов опираются на определяющую роль воды как среды, в которой сформировались первые живые организмы, и кислорода, который является основой окислительных процессов, необходимых в жизненных процессах. При изучении атмосферы планет солнечной системы первым ставится вопрос о наличии там кислорода и паров воды. Первые исследования стратосферы включали в себя измерения содержания водяного пара на различном расстоянии от поверхности Земли. Подобные научные задачи не потеряли актуальности и в настоящее время. Однако к этим задачам добавились проблемы в области охраны окружающей среды и улучшения использования природных ресурсов: мониторинг состава атмосферы и контроль источников выбросов в местах скопления промышленных предприятий, а также в мегаполисах, проблемы сохранения озонового слоя Земли, уменьшения парникового эффекта и многие другие, обусловленные деятельностью человека.
Интерес к научным исследованиям, связанным с информацией о составе атмосферы резко возрос в конце 50-х годов XX столетия, когда создание ракет и искусственных спутников позволило сформулировать новые научные задачи, которые опирались на особенности измерения состава атмосферы по мере удаления от поверхности Земли. В качестве примеров можно перечислить следующие: исследование кинетики процессов
образования и разрушения озонового слоя, исследование полярных сияний, изучение процессов Оже в атмосфере, изучение прохождения радиоволн, исследование спектра излучения Солнца в так называемой “ зоне вечной ночи” - в диапазоне длин волн короче 290 нм. Последнее научное направление связано с получением возможности регистрации
абсолютной влажности, относительной влажности, температуре точки росы и температуре газа. Такая функция контроллера позволяет использовать прибор для мониторинга с возможностью в дальнейшем, используя электронные таблицы Excel, строить графики, гистограммы, а также проводить любую обработку информации, необходимую пользователю прибора.
Для макета измерителя содержания кислорода в воздухе на базе оптического датчика с ксеноновой резонансной лампой использовалась процедура обработки аналитического сигнала, аналогичная той, которая была разработана для измерения абсолютной влажности. Вычисление объемной доли кислорода в этом случае сводится к нахождению произведения натурального логарифма отношения сигнала от не поглощенного потока излучения к сигналу, соответствующему поглощенному потоку. Поскольку дополнительные данные, аналогичные давлению насыщенного пара, для решения этой задачи не требуются, алгоритм вычисления содержания кислорода совпадал с алгоритмом измерения абсолютной влажности, т.е. разность логарифмов поглощенного и не поглощенного сигналов необходимо просто умножить на соответствующую константу. Константа подбирается таким образом, чтобы в результате вычислений содержание кислорода выражалось в объемных процентах:
С02= Const - (In С/„ - In Ux).
Все остальные сервисные возможности, которые имели место при микропроцессорном управлении прибором для измерения содержания кислорода оставались теми же, которые использовались в приборе для измерения влажности.
В результате выполнения этапов работы, связанных с использованием микропроцессорной техники появилась возможность оценить стабильность показаний приборов, набрать статистику для оценки погрешности,