一种带净化功能的用于观测液氧荧光光谱的样品池技术领域
本发明涉及激光光谱技术领域,尤其是一种带净化功能的用于观
测液氧荧光光谱的样品池。
背景技术
高功率连续波激光在民用和国防方面已经得到了广泛的应用,现
在有很多兆瓦级的连续波激光器,例如氟化氢激光器、氟化氘激光器、
氧碘化学激光器、二氧化碳激光器等等。但是这些激光器的应用在很
大程度上被它们的大型体积所限制,此外还有一些因素影响到上述的
高功率激光器,例如使用有危险的化学药品,危及操作人员的安全,
操作规程复杂,激光出光的准备时间过长等等。这些局限性就迫使我
们去寻找新型的激光介质,在激光研究领域中去寻找一种高效、无毒
害作用的激光介质仍然是高功率连续波激光这个领域的关键之处。
液氧正是能满足以上要求的一种新型的高能激光工作物质,其吸
收系数高,吸收线宽宽,这对于泵浦源的选择有很大的优势;另一方
面液氧激光的波长为1580nm,在大气中特别是在海上有着良好的传
输效果,此波长相对于人眼也是比较安全的波长。
液氧的荧光光谱研究是利用液氧作为激光介质产生高能连续激
光的基础。液氧的沸点为97K,在室温环境下液氧会迅速挥发,同时
因内外温差过大也会在液氧样品池端口镜面处结霜,这都会造成实验
无法进行。本发明公开的一种带净化功能的用于观测液氧荧光光谱的
样品池采用内外三层的设计,此举同时有效地解决了液氧在室温下迅
速挥发以及因内外温差过大造成的在窗口处结霜的问题,保障了实验
的可行性。另外本发明公开的一种带净化功能的用于观测液氧荧光光
谱的样品池是将氧气通过液化的方式制得液氧,大大的降低了直接灌
注液氧所带来的危险。在制造液氧的过程中,通过本发明的设计可以
有效地去除干冰等杂质,保证了实验的准确性。
发明内容
要采用液氧作为激光介质产生高能连续激光,首先要去研究液氧
荧光光谱,对液氧激光相关能级的振动-平动弛豫开展研究,对液氧
激光器的试验,设计及性能预测提供理论及试验依据。本发明即为一
种带净化功能的用于观测液氧荧光光谱的样品池,以研究液氧激光能
级的吸收光谱及上能级的振动-平动弛豫。通过净化装置有效地减少
了液氧池内杂质对于实验结果准确性的影响。
本发明的技术方案是:一种带净化功能的用于观测液氧荧光光谱
的样品池,包括液氧样品池、石英三通两项截止阀、石英三通两项截
止阀包括与液氧样品池相连的端口、连接真空泵的端口以及连接氧气
源的端口;端口通过密封胶塞密封,一氧气注入管的一端穿过密封胶
垫伸入至端口内,氧气注入管的另一端与氧气气源相连;一管路的一
端穿过密封胶垫伸入至端口内,另一端经单向排气阀放空。
本发明还可以采用如下技术措施:
具体的是,液氧样品池为一密闭容器。与液氧样品池相连的端口
与液氧样品池采用熔融一体的工艺焊接密闭相连,有效的解决了在低
温下密封效果不佳的问题。连接真空泵的端口与真空泵气体入口相
连,通过抽真空有效的减少了液氧样品池内除氧气外其他气体的组
分,增加了实验的准确性。连接氧气源的端口处接有单向排气阀,有
效地解决了液氧样品池抽真空充入氧气后因液氧样品池内外压差过
大造成的液氧样品池损坏的问题,即液氧样品池内外压差过大时可通
过单向排气阀排气。
氧气注入管和管路的外壁面均与密封胶塞密闭连接。
密封胶塞镶嵌在端口内,如果液氧样品池内外压差过大并大于单
向排气阀的排气量时密封胶塞会从端口中弹出,从而保护液氧样品池
不被损坏。
本发明的优点是:
1.本发明设计的液氧样品池带有净化功能,减少了液氧样品池内
杂质的组分,有效地提高了实验的准确性。
2.本发明所述的液氧样品池与石英三通两项截止阀采用熔融一
体的工艺焊接密闭连接,有效地解决了低温下的密封问题。
3.本发明设计的液氧样品池在石英三通两项截止阀的一端口处
接有单向排气阀,当液氧池内外的压差超过0.1大气压时,单向阀开
启,液氧池内的氧气排出;当液氧池内外压差小于0.05大气压时,
单向阀自动关闭。通过单向排气阀的保护避免了液氧样品池因内外压
差过大对液氧样品池造成损坏的问题,同时保证了外界的气体不会倒
流入液氧池,从而确保样品池内液氧的纯度。
4.本发明所设计的液氧样品池具有造价低、加工周期短,适用于
进行多种无机低温液体的荧光光谱实验。
附图说明
附图1为本发明所涉及的液氧样品池、石英三通两项截止阀,图
中:1-石英三通两项截止阀,2-与液氧样品池密闭相连接的端口,3-
与真空泵相连的端口,4-与氧气气源相连的端口,5-密封胶塞,6-与
氧气气源相连的氧气注入管,7-与单向排气阀相连接的管路,8-单向
排气阀,9-液氧样品池,10-石英三通两项截止阀开关旋钮。
附图2为本发明所涉及石英三通两项截止阀的侧面投影图,图
中:1-石英三通两项截止阀,2-与液氧样品池密闭相连接的端口,3-
与真空泵相连的端口,4-与氧气气源相连的端口,5-密封胶塞,6-与
氧气气源相连的氧气注入管,7-与单向排气阀相连接的管路,8-单向
排气阀,10-石英三通两项截止阀开关旋钮。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述:
实施例:如图1、图2所示,本发明公开了一种带净化功能的用
于观测液氧荧光光谱的样品池,包括液氧样品池9、石英三通两项截
止阀1;所述的石英三通两项截止阀1包括与液氧样品池9相连接的
端口2,与真空泵相连接的端口3以及与氧气气源相连接的端口4;
所述端口2与液氧样品池9采用熔融一体的工艺焊接密闭相连;所述
端口4通过密封胶塞5密封,防止外界的气体进入到液氧样品池9内,
一氧气注入管6的一端穿过密封胶垫5伸入至端口4内,氧气注入管
6的另一端与氧气气源相连;一管路7的一端穿过密封胶垫5伸入至
端口4内,另一端经单向排气阀8放空。制液氧的过程如下:首先开
启真空泵,此时通过旋转石英三通两项截止阀1的开关旋钮10使端
口3与液氧样品池9相通,对液氧样品池9进行抽真空,随后旋转开
关旋钮10使端口4与端口3相通,对氧气注入管内的残余气体真行
抽真空。抽真空完毕后旋转开关旋钮10使端口2与端口4相通,通
过与氧气气源相连的氧气注入管6向液氧样品池9内注入氧气,再重
复前面的抽空过程。如此反复数次的冲纯氧和抽空过程。可以确保液
氧样品池内氮气、二氧化碳和水蒸汽等物质的含量下降到ppm量级。
然后需要持续向液氧样品池中间夹层内通入液氮,并缓慢地向液氧池
内通入氧气,氧气的流量要精确地控制到不大于氧气液化的速度。密
封胶垫5,仅以挤压的作用密封端口4,上面不加任何粘合剂加固。
如果意外地误操作将纯氧的流量增大,并远大于液化所需以及放气阀
门流量,会造成液氧池内压力持续上升,此时密封胶垫5会从端口4
中弹出,从而达到保护液氧池的目的,该设计相当于压力容器的泄爆
装置。通过以上措施保证了在制造液氧的过程中大大的减少了杂质,
保证了液氧的纯度。该装置除了适用于制造纯液氧,还可以用于制造
纯液氩,或者是不同精确配比的氧氩混合液体等。经过一段时间后样
品池9内的最内层液氧池中将充满氧气液化后形成的液氧,此时旋转
开关旋钮10使得样品池最内层的液氧池与单向排气阀8相通,以此
来避免外界的气体进入到样品池内形成杂质;同时单向排气阀8可以
将液氧挥发出的氧气排向大气,确保液氧池不会因为压力过大而造成
损坏。本发明装置的其他操作步骤如氧气和液氮的充装等与本发明人
申报的另一发明专利(申请号201310195953.3)一致。