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光腔衰荡光谱(CRDS)技术原理

发布时间:2024-04-02 13:20:00
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     吸收光谱技术主要包括可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术、光腔增强吸收光谱(CEAS)技术以及光腔衰荡光谱(CRDS)技术等。CRDS与其它技术的区别在于其基于时间测量来研究气体的吸收光谱,而不是传统的基于强度的吸收方法。

    光腔衰荡光谱技术(CRDS),是近几年来迅速发展起来的一种高灵敏度的吸收光谱检测技术,它通过测量样品的绝对光学消光,包括光的散射和吸收。

    几乎所有小分子气体(如CO2、H2O、H2S、NH3)都具有独特的近红外吸收光谱。在低于大气压的压力下,这些气体显示为一系列窄而清晰的尖锐波谱曲线,每条曲线都具有特定的波长。由于这些曲线之间间隔均匀且波长已知,因此可以通过测量该波长吸收度,即特定吸收峰的高度来确定任何物质的浓度。

    但是,在传统的红外光谱仪中,因痕量气体产生的吸收量太少而无法测量,通常灵敏度只能达到ppm级别。CRDS-光腔衰荡光谱-通过使用长达数公里的有效吸收光程来突破这种灵敏度限制。CRDS能在几秒钟或更短的时间内对气体进行监测,灵敏度可以达到ppb级别,甚至有些气体可以达到ppt级别。

    然而,在传统的红外光谱仪中,由于痕量气体吸收量极小,无法进行准确测量,其灵敏度通常仅达到ppm级别。光腔衰荡光谱(CRDS)技术通过采用长达数公里的有效光程突破了这种灵敏度限制。CRDS能够在几秒钟甚至更短的时间内监测气体,其灵敏度可以达到ppb级别,甚至某些气体可以达到ppt级别。

    CRDS是在激光探测技术取得长足发展的基础上提出的吸收光谱技术。与传统的痕量气体光学测量技术相比,CRDS能够实现对气体分子光谱细微指纹结构的精确测量,其等效测量光程从传统光学方法的数米、数十米大幅提高至数十千米,从而显著提升了对目标气体的检测能力,对于目前的“双碳战略”的部署具有重要的意义。

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