基于石英增强光声光谱的痕量气体实时检测研究

• 作者: 于光 于欣 孙锐 张静波 杨振 杨超博 罗浩 陈德应 马欲飞
• 来源期刊: 光谱学与光谱分析
• 学科: 化学
• 关键词: QEPAS 波长调制 谐波探测 连续测量
• 年，卷（期）: 2015,（11）
• 页码范围: 3003-3006
• 页数: 4页
• 分类号: O657.3
• 字数: 2028字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2015)11-3003-04

摘要

石英增强光声光谱技术（QEPAS）出现时间较晚，是一种较为新颖的痕量气体探测手段，本文以大气中的水汽作为测量目标，开展对基于QEPAS技术的痕量气体探测系统的研究。理论上，首先对激光器波长调制及信号谐波探测的原理进行了分析，得到了可用于气体浓度信号反演及激光器波长锁定的实现方案，并讨论了可用于高灵敏度气体探测的吸收谱线的选择原则。实验中，以输出波长为1.39μm的连续波分布反馈单纵模二极管激光器作为激发光源，采用激光器波长调制和2次谐波探测技术，首先研究了激光波长调制深度对QEPAS系统产生的信号幅度的影响，接下来对声波探测系统中微共振腔强声波增强特性进行了研究。QEPAS系统经过优化后，获得了5.9 ppm的探测极限，同时对不同浓度的水汽进行了测量，实验数据线性拟合后，得到R‐Square为0.98，证明了此QEPAS系统具有良好的线性响应度。最后，运用基于3次谐波探测的激光器波长锁定技术，对大气中的水汽变化进行了长达12 h的连续测量，实验结果表明，该系统性能稳定，具有良好的连续测量能力，可广泛应用于其他痕量气体的高灵敏度连续在线测量的研究上。