，不提供想要的到3Ptl狀態(tài)的光激發(fā)和碰撞弛豫的結(jié)合。因此，據(jù)信，與使用如根據(jù)在本文中所描述的多個(gè)實(shí)例的由低壓UV燈提供的光激發(fā)相比，用于激發(fā)的微波等離子體或其他放電將不會(huì)提供相同的靈敏度水平和相同的午^受激原子的比例水平。
[0026]圖2A至2C—般地說(shuō)明了可以由放電得到的集中于253.7納米(nm)周?chē)墓陌l(fā)射光譜的形狀，如在圖2A和2B中來(lái)自反相燈和在圖2C中來(lái)自非反相燈。圖2A至2(:說(shuō)明了低壓汞蒸氣燈可以用于提供可能包含在分析物氣體樣品中的汞蒸氣的紫外光激發(fā)。這種與碰撞弛豫結(jié)合的光激發(fā)可以提供大比例的從基態(tài)受激至3Ptl亞穩(wěn)態(tài)的汞原子。此外，圖2A至2C的實(shí)例之間的比較以及相比之下的圖3顯示，激發(fā)的汞(如在中所示圖3)的預(yù)期的吸收光譜較不復(fù)雜(例如，這種吸收光譜具有較少的精細(xì)結(jié)構(gòu))并且也不大可能被附近來(lái)自其他物種的吸收峰混淆。非反相燈構(gòu)造可以允許汞原子的更高效的抽運(yùn)(pumping)，不過(guò)這種抽運(yùn)對(duì)于反相燈構(gòu)造仍然的確出現(xiàn)。
[0027]圖3—般地說(shuō)明了汞的吸收光譜的形狀，顯示出從約404.65納米(nm)至約404.67納米(nm)的一系列峰，如對(duì)應(yīng)于3PQ— 3S1能級(jí)躍迀。3Pci狀態(tài)具有其最低的電子躍迀，在約404.6565nm的3S10這種躍迀具有47ns的輻射壽命，并且其吸收截面(例如，在多普勒分辨率限制下)為約4X10_12cm2，為通常用于Hg檢測(cè)的254nm吸收線的吸收截面的約7倍。此外，與254nm吸收線相比，這種躍迀具有減少的如上所述的超精細(xì)的和質(zhì)量依賴性的結(jié)構(gòu)。在這個(gè)波長(zhǎng)下，外腔CW-二極管激光器(ECDL)目前是可以獲得的，并且可以被用作例如用于cw-CRDS檢測(cè)的激發(fā)源。在沒(méi)有前激發(fā)如使用低壓Hg燈提供的光激發(fā)的情況下，在Hg中不存在圖3中所示的吸收光譜。
[0028]此外，圖2A至2C中的單位與圖3中所示的單位不同。在圖2A至2C中，橫軸被定義為1000乘以波數(shù)的偏差(例如，以I/厘米或Cm—1為單位的真空波長(zhǎng)的倒數(shù))。在圖3中，按波長(zhǎng)(以納米)規(guī)定橫軸。因此，盡管乍看上去圖2A至2C與圖3之間的尺度相似，但圖3包括比例如圖2A中所示的特征的寬度窄約十倍的中央吸收特征(例如，如果為了比較將特征寬度換算為厘米的倒數(shù)，圖2A中的約IcnT1相對(duì)于圖3中的約0.1cnT1)。
[0029]圖4 一般地說(shuō)明了一種裝置400，如系統(tǒng)的一部分，其可以用于腔衰蕩光譜法(CRDS)。裝置400可以包括光源402、包括光激發(fā)源416的吸收樣品池組件410、和檢測(cè)器424。在圖4的裝置中，光激發(fā)源416可以被稱為預(yù)激發(fā)源。例如，如在圖5和6A至6C中所示，這種預(yù)激發(fā)源可以包括與吸收樣品池412的光透射部分對(duì)準(zhǔn)的燈組件，或者燈組件可以另外被配置成將光能耦合至位于吸收樣品池412中的分析物氣體，以激發(fā)在吸收樣品池412中包括的物種。光激發(fā)源416的內(nèi)部432可以填充有循環(huán)的或不流動(dòng)的液體或氣體，以輔助冷卻作為光激發(fā)源416的一部分而包括的一個(gè)或多個(gè)燈。
[0030]吸收樣品池412可以包括入口端口 418、和出口端口 420，以將分析物氣體耦合至吸收樣品池412。如在其他地方提及的，可以取決于測(cè)量目標(biāo)規(guī)定分析物氣體的壓力，如包括低于大氣壓的分壓。吸收樣品池412可以包括第一光學(xué)反射體414A、和第二光學(xué)反射體414B，以提供高精細(xì)光學(xué)共振腔。例如，光學(xué)反射體414A和414B可以共焦排列。光源402可以是連續(xù)波或脈沖光源，如激光器。例如，可以使用外部腔二極管激光器(ECDL)，并且可以將其光耦合至吸收樣品池412，如使用光耦合404或408。光源402可以是可調(diào)節(jié)的，并且可以被校準(zhǔn)，如鎖定至單獨(dú)的參比池或使用包含規(guī)定濃度的具有一個(gè)或多個(gè)已知吸收峰的物種的參比分析物校準(zhǔn)。
[0031]如果將連續(xù)波源用于光源402，可以使用光開(kāi)關(guān)406如聲-光調(diào)制器，以向通向吸收樣品池412的光耦合408提供脈沖光能。沿著通向吸收樣品池412或在其那邊的光路的光耦合404、408或422中的一個(gè)或多個(gè)可以包括自由空間耦合、光纖元件、纖維板元件、或纖維束元件、或其他光學(xué)器件如聚焦、對(duì)準(zhǔn)或?yàn)V光光學(xué)器件?？梢哉{(diào)節(jié)由光源402提供的光能，或者可以調(diào)節(jié)吸收樣品池412的腔幾何形狀，以實(shí)現(xiàn)腔內(nèi)光能428的共振。隨著在腔內(nèi)的光能428的每個(gè)往返的反射，在光耦合422的外耦合能量的幅度可以降低，提供可以使用光學(xué)檢測(cè)器424檢測(cè)的“衰蕩”特性。
[0032]檢測(cè)器424可以包括光電二極管、光電倍增管(PMT)或其他可以將來(lái)自吸收樣品池412的外耦合的光能轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的裝置。例如，可以將時(shí)域響應(yīng)(例如，腔“衰蕩”特性)或其他代表來(lái)自吸收樣品池412的外親合的光能的強(qiáng)度包絡(luò)(intensity envelope)的電信號(hào)數(shù)字化，如使用模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)電路430。其他信號(hào)調(diào)節(jié)，如放大或?yàn)V波，可以在檢測(cè)器424和ADC電路430之間的模擬域中或者在數(shù)字域中進(jìn)行，如使用包括至少一個(gè)處理器電路442和處理器可讀介質(zhì)444 (例如，非瞬時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì))的控制器450?？梢詫⒖刂破?50耦合至裝置的其他部分，以進(jìn)行上文或下文所述的一種或多種技術(shù)。為了減少等待時(shí)間，或?yàn)榱私档驮谒鲋辽僖粋€(gè)處理器電路442上的處理負(fù)荷，可以在裝置400的各部分之間使用硬件觸發(fā)。例如，如當(dāng)來(lái)自吸收樣品池412的外耦合的光能超過(guò)規(guī)定閾值時(shí)，可以使用硬件觸發(fā)器460觸發(fā)光開(kāi)關(guān)以取消來(lái)自光源402的光能的耦合。其他構(gòu)造也是可行的。吸收樣品池412不必須是直線型或圓柱形單元。例如，在另外保持本文實(shí)例的其他方面時(shí)，可以使用環(huán)激光腔。
[0033]在說(shuō)明性的實(shí)例中，可以針對(duì)電磁波譜的藍(lán)色區(qū)中的最佳性能規(guī)定光源402(例如，激光器)和反射體414A和414B，以檢測(cè)與在其他地方提及的在約405nm周?chē)奈障嚓P(guān)的衰減速率或持續(xù)時(shí)間。吸收樣品池412可以包括對(duì)在感興趣的波長(zhǎng)范圍內(nèi)如在紫外范圍內(nèi)的光能是透明的部分。例如，吸收樣品池412可以包括熔融二氧化硅或熔融石英池體，并且光激發(fā)源416可以包括低壓Hg燈以通過(guò)光學(xué)透射的吸收樣品池412的壁激發(fā)Hg原子。
[0034]基于可以從可商購(gòu)的低壓Hg燈獲得的強(qiáng)度，據(jù)信，可以提供每秒約14倍的Hg抽運(yùn)13P1速率?？梢哉{(diào)節(jié)吸收樣品池412中的壓力，以增加或最大化亞穩(wěn)的3Ptl狀態(tài)下的Hg原子的密度。作為說(shuō)明，而不受理論約束，如根據(jù)氣體基質(zhì)的主要成分，可以使用在約I至約100托的范圍內(nèi)的絕對(duì)壓力，并且據(jù)信，在使用光激發(fā)源416激發(fā)之后，在1-10%之間的Hg原子將會(huì)處于亞穩(wěn)態(tài)。
[0035]如通過(guò)進(jìn)行使用來(lái)自光激發(fā)源416的預(yù)激發(fā)并隨后使用由光源402提供的探測(cè)光測(cè)量衰減速率的測(cè)量循環(huán)，可以迅速地測(cè)定腔衰減速率的差，并與使用由光源402提供的探測(cè)光測(cè)量衰減速率但是沒(méi)有預(yù)激發(fā)相比。以這種方式，可以得到基線衰減速率，其將不包括來(lái)自亞穩(wěn)能級(jí)的吸收影響，因?yàn)樵诤笠环N情況中這種能級(jí)沒(méi)有被預(yù)激發(fā)。
[0036]可以調(diào)節(jié)池內(nèi)的分析物氣體的壓力，以提供待探測(cè)物種如汞的亞穩(wěn)態(tài)部分的穩(wěn)定的或確定的產(chǎn)生?？梢允褂脡毫刂破鬟M(jìn)行這種調(diào)節(jié)。此外，或備選地，可以有意地將已知量或體積分?jǐn)?shù)的待探測(cè)物種注入至氣流中，以提供用于性能的校正或檢驗(yàn)的參照水平，如使用置換管(permutat1n tube)和質(zhì)量流控制器。可以使用與已知量的所注入的參照氣體有關(guān)的信息來(lái)調(diào)節(jié)分析物氣體的壓力或其他運(yùn)行條件，以提供在亞穩(wěn)態(tài)部分的產(chǎn)生與使用在本文中所描述的預(yù)激發(fā)技術(shù)估算的相應(yīng)水平之間的可預(yù)測(cè)的相關(guān)性。在一種方法中，可以監(jiān)測(cè)亞穩(wěn)態(tài)部分的產(chǎn)生的濃度，如使用與光學(xué)共振腔的透射有關(guān)的信息(例如，使用裝置或技術(shù)，如腔增強(qiáng)吸收光譜法(CEAS))。
[0037]在一個(gè)實(shí)例中，可以使用烘箱或其他能量來(lái)源，以將分析物氣體流中氧化的汞還原為元素狀態(tài)，以利用在本文中所描述的光激發(fā)方法。
[0038]圖5 —般地說(shuō)明了吸收樣品池組件510的一部分的說(shuō)明性實(shí)例，其