基于7.6μm量子级联激光的光声 光谱探测N2O气体

• 作者: 刘锟 周彧 曹渊 朱公栋 王利军 谈图 高晓明
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 光声光谱 量子级联激光器 一氧化二氮 痕量气体探测
• 年，卷（期）: 2018,（8）
• 所属期刊栏目: 电磁学、光学、声学、传热学、经典力学和流体动力学
• 页码范围: 101-108
• 页数: 8页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.67.20172696

摘要

近年来,气候变化对地球的生态环境产生严重影响,而大气温室气体在气候变化中具有重要的作用.一氧化二氮(N2 O)作为一种重要的温室气体,其浓度变化对大气环境产生重要影响,因此对其浓度的探测在大气环境研究中具有重要意义.本文开展了基于中国自主研发的7.6μm中红外量子级联激光的共振型光声光谱探测N2O的研究,建立了N2O光声光谱传感实验系统.此系统在传统的光声光谱探测的基础上优化改进,采用双光束增强的方式,增加了有效光功率,进一步提高了系统的探测灵敏度.探测系统以1307.66 cm?1处的N2 O吸收谱线作为探测对象,结合波长调制技术对N2 O气体进行探测研究.通过对一定浓度的N2 O气体在不同调制频率和调制振幅的光声信号的探测,确定了系统的最佳调制频率和调制振幅分别为800 Hz和90 mV.在最优实验条件下对不同浓度的N2 O气体进行了测量,获得了系统的信号浓度定标曲线.实验表明,在锁相积分时间为30 ms时,系统的浓度探测极限为150×10?9.通过100次平均后,系统噪声进一步降低,实现了大气N2O的探测,浓度探测极限达到了37×10?9.