檢測微量氣體(ti) 水平是現代社會(hui) 生活中不可或缺的一部分。實時或離線檢測微量氣體(ti) 的能力在工業(ye) 過程、環境監測、醫療診斷、安全、空氣質量監測等国产成人在线观看免费网站中發揮著重要作用。
氣體(ti) 光譜在線檢測技術的要點
為(wei) 了能夠識別特定的分子，許多光學技術已經基於(yu) 光譜學發展起來，如長路徑吸收光譜，腔增強光譜，腔衰蕩光譜，光聲光譜等等。光譜學提供的主要優(you) 勢是可以使用它們(men) 獨特的指紋來識別特定的分子。當被分析的氣體(ti) 中同時存在幾種分子時，這是有益的。為(wei) 此目的開發的設備可以基於(yu) 高靈敏度，尋找特定氣體(ti) 的百萬(wan) 分之一體(ti) 積(ppmv)，十億(yi) 分之一體(ti) 積(ppbv)甚至萬(wan) 億(yi) 分之一體(ti) 積(pptv)濃度，或者基於(yu) 寬帶技術，同時尋找許多物種。這些光學技術是非侵入性的，在大多數情況下隻需要很少的預處理。
大多數氣體(ti) 光譜檢測裝置都是基於(yu) 比爾-朗伯定律所描述的分子種類的吸收。因此，為(wei) 了優(you) 化器件的靈敏度，必須仔細選擇光源波長和相互作用長度。許多係統基於(yu) 電磁波譜的近中紅外區域。這主要是因為(wei) 分子的基本旋轉振動吸收模式在該區域產(chan) 生了很強的光譜指紋。在光譜的近紅外區域，由於(yu) 電信行業(ye) 的需要，存在許多不同複雜性、大小和價(jia) 格的光源，這是受歡迎的波長。然而，在該區域發現的分子的光譜指紋比位於(yu) 中紅外的基本吸收模式弱1000倍。中紅外光源分散在整個(ge) 波長範圍(3 - 24 μm)，並且有不同的類型，如氣體(ti) 激光器、色心激光器、差頻產(chan) 生、光學參量振蕩器、鉛鹽二極管和zui近開發的量子級聯激光器(qcl)等。近年來發展非常迅速的量子級聯激光器正在迅速填補波長軸上的空穴，使其成為(wei) 氣體(ti) 分析的有吸引力的光源。大多數qcl具有定義(yi) 良好的中心波數和窄線寬，允許準確的分子識別。
下一個(ge) 重要的因素是優(you) 化光和氣體(ti) 體(ti) 積之間的相互作用長度。在這種情況下，考慮到有時氣體(ti) 體(ti) 積有限，通常選擇使用專(zhuan) 門設計的光學腔將光集中在限製氣體(ti) 的體(ti) 積中。這些空腔采用兩(liang) 種不同的設計方法，即諧振腔或多通腔。共振腔提供了在小於(yu) 一升的體(ti) 積內(nei) 獲得千米數量級的相互作用距離的可能性。然而，諧振器有很強的限製，使其實現困難。他們(men) 需要反射率高於(yu) 99.9%的鏡子來達到所需的精細度。盡管這種反射鏡具有合適的反射率，但它們(men) 的帶寬仍然限製在中紅外波段的幾納米。諧振器的另一個(ge) 限製是需要一個(ge) 反饋係統來糾正反射鏡的位置，因為(wei) 它們(men) 容易受到微小的機械和熱變化的影響。此外，還需要將激光的橫模與(yu) 腔模耦合起來。另一方麵，多通腔隻允許幾十米的相互作用距離，但它們(men) 的要求不那麽(me) 苛刻。反射鏡的反射率較低，但其工作帶寬要寬得多。多通道腔體(ti) 對機械和熱變化更加穩健，消除了對反饋係統的需要。
qcl相對高的功率和充足的光學腔的結合已被成功地用於(yu) 實現高靈敏度的光譜技術，如腔衰蕩、光聲光譜、波長調製光譜和集成腔輸出光譜。其中一些技術已顯示出ppmv、ppbv和pptv水平的敏感性。然而，這些技術隻專(zhuan) 注於(yu) 檢測一種或兩(liang) 種選定的分子，主要是因為(wei) 它們(men) 隻使用了小範圍的qcl可調帶寬。通過使用全qcl的可調性，可以檢測和區分存在於(yu) 更複雜的分子混合物中的成分。
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