腔中的分析物气体光激发，所述第一范围的波长包括被规定为提供所述分析物气体中待探测物种的亚稳激发态的波长； 产生具有第二范围的波长的光能，所述第二范围的波长包括被规定为由所述分析物气体中所述待探测物种的亚稳激发态吸收的波长； 将所述具有所述第二范围的波长的光能耦合至所述光学共振腔； 将所述具有所述第二范围的波长的光能的一部分从所述光学共振腔外耦合至光学检测器；以及 使用光学检测器检测所述光能的所外耦合的部分。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括: 测定外耦合的光能的衰减速率或衰减持续时间中的一种或多种，所述外耦合的光能包括一定范围的对应于所述光学腔的共振的波长；以及 使用与所述衰减速率或衰减持续时间中的一种或多种有关的信息测定所述分析物气体中所述物种的浓度。3.根据权利要求1所述的方法，其中产生所述具有所述第二范围的波长的光能提供脉冲光能。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述脉冲光能是使用二极管激光器产生的。5.根据权利要求3所述的方法，其中产生所述具有所述第二范围的波长的光能包括，使用连续波源和光开关以定时选通所述连续波源的输出，从而提供所述脉冲光能。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述光开关包括声-光调制器。7.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括调节所述光学共振腔的长度中的一个或多个或调节所述第二范围的波长，以提供将所述光学共振腔的共振扫描打开和关闭的激励。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一范围的波长包括对应于所述分析物气体中所述待探测物种从基态向亚稳态的能级跃迀的波长。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述物种包括汞。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一范围的波长包括具有约253.7纳米的自由空间波长的紫外光能，并且其中所述第二范围的波长包括具有约404.66纳米的自由空间波长的光能。11.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括:抑制具有所述第一范围的波长的光能的产生，以抑制所述亚稳激发态的激发，所述第一范围的波长包括被规定为提供所述分析物气体中待探测物种的亚稳激发态的所述波长；并且 产生具有所述第二范围的波长的光能； 将所述具有所述第二范围的波长的光能耦合至所述光学共振腔； 将所述具有所述第二范围的波长的光能的一部分外耦合至光学检测器；以及 使用光学检测器检测所述光能的所外耦合的部分，以获得在不存在所述物种的所述亚稳激发态的情况下的基线响应。12.根据权利要求1所述的方法，其中所述光学共振腔包括对在所述第一范围的波长内的光能是透明的部分；并且 其中产生所述包括所述第一范围的波长的光能包括使用发射紫外线的灯。13.根据权利要求12所述的方法，其中所述发射紫外线的灯螺旋地位于所述光学共振腔的一部分的外周的周围。14.根据权利要求12所述的方法，其中所述发射紫外线的灯包括直线型灯配置，其中所述灯的纵轴平行于所述光学共振腔的纵轴定位。15.根据权利要求14所述的方法，使用包括反射体的外壳收容所述发射紫外线的灯，所述包括反射体的外壳被配置成将由所述灯发射的光能反射向所述共振腔； 其中所述外壳包括椭圆形部分； 其中所述发射紫外线的灯位于所述椭圆形部分的第一焦点；并且 其中所述光学共振腔位于所述椭圆形部分的第二焦点。16.—种处理器可读介质，所述处理器可读介质包括当由至少一个处理器电路执行时使系统执行根据权利要求1至15中任一项所述的方法的指令。17.一种系统，所述系统包括: 光学共振腔，所述光学共振腔被配置成接收分析物气体； 第一光源，所述第一光源光耦合至所述光学共振腔并且被配置成使用第一范围的波长激发所述分析物气体，所述第一范围的波长包括被规定为提供所述分析物气体中待探测物种的亚稳激发态的波长； 第二光源，所述第二光源被配置成产生具有第二范围的波长的光能，所述第二范围的波长包括被规定为由所述分析物气体中所述待探测物种的亚稳激发态吸收的波长；以及 光学检测器，所述光学检测器被配置成检测来自所述光学共振腔的所述光能的外耦合部分。18.根据权利要求17所述的系统，所述系统包括: 模拟-数字转换器电路，所述模拟-数字转换器电路耦合至所述光学检测器； 控制器，所述控制器包括处理器电路和处理器可读介质，所述控制器耦合至所述模拟-数字转换器并且被配置成获得由所述光学检测器提供的、表示来自所述光学共振腔的所述光能的所述被检测的外耦合部分的数字信息；其中所述处理器可读介质包括指令，所述指令当由所述处理器电路执行时使所述系统: 测定外耦合的光能的衰减速率或衰减持续时间中的一种或多种，所述外耦合的光能包括一定范围的对应于所述光学腔的共振的波长；以及 使用与所述衰减速率或衰减持续时间中的一种或多种有关的信息测定所述分析物气体中所述物种的浓度。19.根据权利要求17所述的系统，其中所述第二光源被配置成提供脉冲光能。20.根据权利要求19所述的系统，其中所述第二光源包括二极管激光器。21.根据权利要求17所述的系统，其中所述第二光源包括连续波源；并且 其中所述系统包括光开关以定时选通所述连续波源的输出，从而提供脉冲光能。22.根据权利要求21所述的系统，其中所述光开关包括声-光调制器。23.根据权利要求17所述的系统，其中所述光学共振腔或所述第二光源中的一个或多个是可调节的，以提供将所述光学共振腔的共振扫描打开和关闭的腔激励。24.根据权利要求17所述的系统，其中所述第一范围的波长包括对应于所述分析物气体中所述待探测物种从基态向亚稳态的能级跃迀的波长。25.根据权利要求24所述的系统，其中所述物种包括汞。26.根据权利要求17所述的系统，其中所述第一范围的波长包括具有约253.7纳米的自由空间波长的紫外光能，并且其中所述第二范围的波长包括具有约404.66纳米的自由空间波长的紫色光能。27.根据权利要求17所述的系统，其中所述光学共振腔包括对在所述第一范围的波长内的光能是透明的部分；并且 其中所述第一光源包括发射紫外线的灯。28.根据权利要求27所述的系统，其中所述发射紫外线的灯螺旋地位于所述光学共振腔的一部分的外周的周围。29.根据权利要求27所述的系统，其中所述发射紫外线的灯包括直线型灯配置其中所述灯的纵轴平行于所述光学共振腔的纵轴定位。30.根据权利要求29所述的系统，所述系统包含包括反射体的外壳，所述包括反射体的外壳被配置成收容所述发射紫外线的灯并且被配置成将由所述灯发射的光能反射向所述共振腔； 其中所述外壳包括椭圆形部分； 其中所述发射紫外线的灯位于所述椭圆形部分的第一焦点；并且 其中所述光学共振腔位于所述椭圆形部分的第二焦点。31.根据权利要求27所述的系统，所述系统包含包括反射体的外壳，所述包括反射体的外壳被配置成收容所述发射紫外线的灯并且被配置成将由所述灯发射的光能反射向所述共振腔。
【专利摘要】本发明提供了装置和技术，其可以包括使用具有第一范围的波长的光能将光学共振腔中的分析物气体光激发，所述第一范围的波长包括被规定为提供所述分析物气体中待探测物种的亚稳激发态的波长。这种光激发可以被称为“预激发”。可以将具有第二范围的波长的光能耦合至所述光学共振腔，所述第二范围的波长包括被规定为利用所述分析物气体中所述待探测物种的亚稳激发态吸收的波长，并且将所述具有第二范围的波长的光能外耦合至检测器。可以监测衰减速率或衰减持续时间(例如，“衰荡”特性)中的一个或多个，以确定所述分析物气体中所述物种的存在或量。这种预激发和探测可以被称为预激发腔衰荡光谱法(PE-CRDS)，如用于汞的痕量检测。
【IPC分类】G01N21/71
【公开号】CN104903707
【申请号】CN201380064833
【发明人】凯文·K·莱曼
【申请人】以弗吉尼亚大学许可和投资集团名义经营的弗吉尼亚大学专利基金会
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年10月11日
【公告号】EP2906931A1, US20150276586, WO2014059345A1