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光腔衰蕩光譜(CRDS)技術(shù)原理

發(fā)布時(shí)間:2024-04-02 13:20:00
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     吸收光譜技術(shù)主要包括可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜(TDLAS)技術(shù)、光腔增強(qiáng)吸收光譜(CEAS)技術(shù)以及光腔衰蕩光譜(CRDS)技術(shù)等。CRDS與其它技術(shù)的區(qū)別在于其基于時(shí)間測(cè)量來(lái)研究氣體的吸收光譜,而不是傳統(tǒng)的基于強(qiáng)度的吸收方法。

    光腔衰蕩光譜技術(shù)(CRDS),是近幾年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一種高靈敏度的吸收光譜檢測(cè)技術(shù),它通過(guò)測(cè)量樣品的絕對(duì)光學(xué)消光,包括光的散射和吸收。

    幾乎所有小分子氣體(如CO2、H2O、H2S、NH3)都具有獨(dú)特的近紅外吸收光譜。在低于大氣壓的壓力下,這些氣體顯示為一系列窄而清晰的尖銳波譜曲線,每條曲線都具有特定的波長(zhǎng)。由于這些曲線之間間隔均勻且波長(zhǎng)已知,因此可以通過(guò)測(cè)量該波長(zhǎng)吸收度,即特定吸收峰的高度來(lái)確定任何物質(zhì)的濃度。

    但是,在傳統(tǒng)的紅外光譜儀中,因痕量氣體產(chǎn)生的吸收量太少而無(wú)法測(cè)量,通常靈敏度只能達(dá)到ppm級(jí)別。CRDS-光腔衰蕩光譜-通過(guò)使用長(zhǎng)達(dá)數(shù)公里的有效吸收光程來(lái)突破這種靈敏度限制。CRDS能在幾秒鐘或更短的時(shí)間內(nèi)對(duì)氣體進(jìn)行監(jiān)測(cè),靈敏度可以達(dá)到ppb級(jí)別,甚至有些氣體可以達(dá)到ppt級(jí)別。

    然而,在傳統(tǒng)的紅外光譜儀中,由于痕量氣體吸收量極小,無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量,其靈敏度通常僅達(dá)到ppm級(jí)別。光腔衰蕩光譜(CRDS)技術(shù)通過(guò)采用長(zhǎng)達(dá)數(shù)公里的有效光程突破了這種靈敏度限制。CRDS能夠在幾秒鐘甚至更短的時(shí)間內(nèi)監(jiān)測(cè)氣體,其靈敏度可以達(dá)到ppb級(jí)別,甚至某些氣體可以達(dá)到ppt級(jí)別。

    CRDS是在激光探測(cè)技術(shù)取得長(zhǎng)足發(fā)展的基礎(chǔ)上提出的吸收光譜技術(shù)。與傳統(tǒng)的痕量氣體光學(xué)測(cè)量技術(shù)相比,CRDS能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)氣體分子光譜細(xì)微指紋結(jié)構(gòu)的精確測(cè)量,其等效測(cè)量光程從傳統(tǒng)光學(xué)方法的數(shù)米、數(shù)十米大幅提高至數(shù)十千米,從而顯著提升了對(duì)目標(biāo)氣體的檢測(cè)能力,對(duì)于目前的“雙碳戰(zhàn)略”的部署具有重要的意義。

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