基于光腔衰荡光谱的痕量气体高灵敏检测技术

发布时间：2021-01-19 03:33

　　近年来,随着环境检测、过程监测、医学检测等行业的发展,市场对于高精度痕量气体检测技术的实时性、超高灵敏度、通用性、环境适应性等方面的要求越来越高。但是,基于化学分析、质谱-色谱分析、半导体气体传感器等技术的传统检测方式很难满足这样的要求。于是,以腔增强吸收光谱技术（CEAS）、腔衰荡吸收光谱技术（CRDS）、可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）技术等为代表的激光光谱技术由于具有超高灵敏度,低交叉响应,高稳定性等不可替代的优势,逐渐成为痕量气体领域研究的热点。本文基于腔衰荡激光光谱技术,设计并搭建了使用7.6μm中红外量子级联激光器作为光源的腔衰荡激光光谱痕量气体检测系统,对大气中的甲烷（CH₄）和氧化亚氮（N₂O）进行了高精度的检测分析,探讨了水汽对系统的干扰。主要研究内容有:（1）搭建了国内首套使用7.6μm中红外量子级联激光器作为光源的腔衰荡激光光谱检测系统,详细探讨了系统的误差来源,定量地分析了温度波动对测量结果的影响,并通过对温度影响的修正,使系统吸收系数测量灵敏度达到2.32×10^-10cm^-1

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

直接吸收光谱技术示意图

第一章 绪论.2.3 光声光谱技术(PAS)光声传感器的不同之处在于其检测到吸收光的方式不同。在传统的光谱传感中，通常通过比较存在和不存在气体吸收时的光强度差异来监测吸收光的水在光声传感器中，不需要检测光强差而是直接检测被吸收的光，如图 1-2 所光光能被气体吸收并转换为热量。从机理来讲，该过程通常是分子间碰撞诱导的激发态的非辐射弛豫。温度升高导致分析物和周围基质（气体，液体或固体胀。如果光波被斩波或调制，则会产生可以使用麦克风检测到的压力波[18]，即。

图 2-1 Lambert-Beer 定律示意图 2-1 当一束强度为 I0的光穿过充满气体的吸收池后，其强度会因入射光在穿过厚度为 dl 的介质层是其强度的衰减量 dI 与传输到比，于是可以写出如下关系式[45]：dI ( )Idl系数 α(ν)表示被 dl 的单位路程上吸收的分数 dI/I，当 α(ν)为与光这个关系式是线性吸收的 Lambert-Beer 定律。积分形式的 La( )0( )LI I e 一般的气体样品，α(ν)比较小，在吸收程不太大时有 α(ν)x<<ambert-Beer 定律的指数形式化简为线性形式，即( )0 0( ) (1 )xTI I e I x

【参考文献】：
期刊论文
[1]剩余振幅调制对波长调制光谱信号线型的影响[J]. 伍昂,吴尚谦,蔡彦,董跃辉,翟维.  激光技术. 2012(03)



本文编号：2986253