在线激光拉曼光谱技术应用于氢气同位素定量分析

作者：陈钧^*; 陈骏; 钟航; 寇化秦; 黄旭; 胡仪; 任永甜; 邵涛; 陈长安; 罗文华

来源：光谱学与光谱分析, 2023, S1: 215-216.

• 氢气
• 同位素
• 拉曼光谱
• 定量分析
• 传感

氢气在化工、能源和金属冶炼等领域应用广泛，可以作为化学加氢反应的原料、火箭推进剂的燃料、燃料电池的能源载体、以及替代金属冶炼中使用的碳。氢气将是实现“碳中和”的重要载体。氢气同位素是核聚变的燃料，是等离子体排灰气中氚回收与再循环处理的主要成分，在氚工厂的工艺流程中离不开氢气同位素的快速定量测量。目前，氢气同位素分析测量的主要商业化技术有质谱、色谱和电离室等。我们定位于发展在线激光拉曼光谱技术应用于氢气同位素的定量分析。近年来，随着光谱器件性能的不断提升，激光拉曼光谱技术逐渐突破了灵敏度弱的缺点，在许多应用场景展示出使用方便、无需制样、原位、适用环境广泛、无损、分析快速等优点。该研究论述自主研制的“氢气同位素在线激光拉曼光谱分析技术”。该技术设备的信号范围覆盖6种氢气同位素：H2、 D2、 T2、 HD、 HT、 DT,不同氢气同位素的信号互不重叠，可以同时线性定量测量，线性吻合度Adj.R2>0.999;在大于10 Pa量级分压的范围内，很短的信号采集时间就可以测量出清晰和稳定的信号，采集时间一般只需1 s,测量精度优于1.0%。