1.一种高灵敏度CARS探测装置,包括脉冲激光器(1),分束镜(2),染料激光器(3),二相色镜(4),第一全反镜(5),第二全反镜(6),凹面反射镜(8),第一打孔凹面反射镜(9),第二打孔凹面反射镜(10),滤波片(11),和波长分析仪(12)组成,其特征在于:
第一打孔凹面反射镜(9)和第二打孔凹面反射镜(10)相对设置;
所述脉冲激光器(1)发出的光经分束镜(2)分成两束,分别为主光和侧光,主光和侧光所走过的路线分别称为主光路和侧光路;所述主光进入染料激光器(3)入光口后,从染料激光器(3)出光口发出染料光,染料光走过的路线称为染料光路,染料光照射到二相色镜(4)上;所述侧光路上设置有第一全反镜(5)和第二全反镜(6),第一全反镜(5)和第二全反镜(6)放置在染料激光器(3)的一侧,并置于主光路和染料光路之外;侧光经过第一全反镜(5)和第二全反镜(6)反射后,照射到二相色镜(4)上、再经二相色镜(4)反射后,与透过二相色镜(4)的染料光重合,称为混合光;混合光经凹面反射镜(8)聚焦后从远离第二打孔凹面反射(10)镜的第一打孔凹面反射镜(9)一侧、通过第一打孔凹面反射镜(9)上的孔进入第二打孔凹面反射镜(10)和第一打孔凹面反射镜(9)之间,经第二打孔凹面反射镜(10)和第一打孔凹面反射镜(9)来回反射后穿过第二打孔凹面反射镜(10)上的孔,再经滤波片(11)后进入波长分析仪(12)。
2.根据权利要求1所述的CARS探测装置,其特征在于:
所述凹面反射镜(8)的焦点落在第二打孔凹面反射镜和第一打孔凹面反射镜之间的反射区。
3.根据权利要求1所述的CARS探测装置,其特征在于:
所述第一打孔凹面反射镜(9)和第二打孔凹面反射镜(10)上分别有一个通孔让光束通过;
泵浦光和染料光从第一打孔凹面反射镜(9)的通孔中进入反射腔,并在第一打孔凹面反射镜(9)和第二打孔凹面反射镜(10)构成的反射腔中多次来回反射聚焦,最后从第二打孔凹面反射镜(10)的圆孔中输出。
4.根据权利要求1所述的CARS探测装置,其特征在于:所述第一打孔凹面反射镜(9)和第二打孔凹面反射镜(10)构成可以调节聚焦次数的近共心腔。
5.根据权利要求1所述的CARS探测装置,其特征在于:所述波长分析仪(15)可以是但不仅限于光谱仪、单色仪或干涉仪。
6.根据权利要求1所述的CARS探测装置,其特征在于:当探测密闭体系或者流通管路中的气体时,可能需要使用气体池,气体池为位于第一打孔凹面反射镜(9)和第二打孔凹面反射镜(10)之间,此气体池可为中空结构,左右两侧分别开设透光孔,透光孔用窗口密封;气体池壁面上设有进气口和出气口。
7.根据权利要求6所述的CARS探测装置,其特征在于:所述气体池通过进气口和出气口连接在含有待测气体通道上,气体池的进气口与含待测气体通道的上游相连通,气体池的出气口与含待测气体通道的下游相连通。
8.根据权利要求1所述的CARS探测装置,其特征在于:混合光经第三全反镜(7)和凹面反射镜(8)聚焦后从远离第二打孔凹面反射镜(10)的第一打孔凹面反射镜(9)一侧、通过第一打孔凹面反射镜(9)上的孔进入第二打孔凹面反射镜(10)和第一打孔凹面反射镜(9)之间。
9.根据权利要求1-8任一所述种CARS探测装置的使用方法,其特征在于:
1)设定染料激光器(3),使染料激光器(3)的泵浦光和出射光的单光子能量差范围覆盖待测气体振动或转动能级差;
2)设定脉冲激光器(1),使脉冲激光器(1)发出合适波长的光;
3)打开脉冲激光器(1);
4)调整第一打孔反射镜(9)和第二打孔反射镜(10)的位置和角度,调整在作用区的聚焦次数;
5)通过波长分析仪(12)读出测试值。