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通過光纖傳輸的多物種、高分辨率中紅外光譜

時間:2022-06-01 來源:番茄app社区光電 訪(fang)問(wen)量:2948

具有(you)中紅外(wai)寬帶(dai)輸出的光學(xue)參量振(zhen)蕩器(qi) (OPO) 因(yin)其良好(hao)的光束(shu)質(zhi)量、寬帶寬和高(gao)亮(liang)度(du)而非(fei)常適合(he)作為(wei)高分(fen)辨(bian)率、高靈(ling)敏度多物種(zhong)紅外光譜的光源(yuan)。 諸(zhu)如(ru)大(da)氣傳感之(zhi)類的光譜學應用(yong)通(tong)常(chang)需(xu)要(yao)在長達千米的開放路(lu)徑(jing)上進(jin)行遠程傳輸,而(er)光纖(xian)傳(chuan)輸(shu)則(ze)需要用於難以(yi)接近(jin)的環境,例(li)如管(guan)道或(huo)反應容器。在這(zhe)裏(li),番茄视频app苹果探(tan)索了(le)一(yi)種靈活(huo)、易於(yu)使用、高分辨率的技術(shu),用於在(zai)包含窄(zhai)吸(xi)收和(he)寬(kuan)吸收特征(zheng)的雜(za)亂(luan)景觀(guan)中進行遠(yuan)程隔離(li)或光纖傳輸的多物種光譜。番茄视频app苹果通過光纖傳輸OPO光對水、甲(jia)烷(wan)、甲醇和乙(yi)醇(chun)胺(MEA) 濃(nong)度進行定量、高分辨率 (≈0.033 cm-1) 時(shi)間分辨測量(liang)。 這表明(ming)出(chu)於健(jian)康(kang)和安全原(yuan)因對(dui)封閉(bi)環(huan)境(jing)中(zhong)的危(wei)險化學品進行監測。

方法

OPO光在耦合到傳輸光纖之前(qian)通過(guo)邁(mai)克爾(er)遜(xun)幹涉儀。 幹涉圖記(ji)錄在光纖之前和 10.5 m赫裏奧(ao)特單元之後。 該(gai)單(dan)元(yuan)連接(jie)到(dao)一個閉環空氣(qi)輸送係統(tong),可以將(jiang)化(hua)學物(wu)質注入其中以模擬(ni)空氣質量的變化。 該單元和空(kong)氣輸送係(xi)統也可(ke)以加熱(re)。

光學參量振蕩器

Chromacity近紅(hong)外 OPO

  • 良好的光束質量:高分辨率、長(zhang)光程

  • 高亮度:長光程(cheng),高靈敏度

  • 寬帶寬:同時探測(ce)多個物種

  • 可調(diao)範圍為 1.4 – 4 µm

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光譜擬合

擬合算法是一種全局優化,其(qi)中照明光譜被(bei)建模(mo)為多點樣(yang)條(tiao)曲(qu)線(xian),並與(yu)所有參與氣體(ti)種類的數據(ju)庫(ku)光譜(pu)共(gong)同(tong)優化以獲(huo)得它(ta)們的濃度。 對於具(ju)有線狀(zhuang)吸收特(te)征的物種,這意(yi)味著可以在不需要參(can)考光譜的情(qing)況下進行基(ji)線校(xiao)正。為了在具有廣(guang)泛吸收特征的情況(kuang)下(xia)提(ti)高準確性(xing),參考檢測器光譜與僅充滿(man)環境空氣的單元的自(zi)由(you)安裝包(bao)絡(luo)之比(bi)構(gou)成傳遞函(han)數。 對於存(cun)在其他(ta)化學物質的後(hou)續測量,可以通過將參考(kao)檢(jian)測器光譜乘以該傳遞(di)函數(shu)來(lai)檢索光譜包絡。

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結(jie)果

使用平(ping)均(jun) 64 個光譜的設(she)置,甲烷和 MEA 的檢測限分別(bie)為 290 ppb 和 890 ppb。 還(hai)探討了具有複(fu)雜光譜的其他物種(甲醇)對其他物種的檢測靈敏度的影(ying)響(xiang)。 檢測靈敏度降低,但(dan)不會(hui)降(jiang)低到壓(ya)倒(dao)性的程度,精(jing)度也可以很(hen)容(rong)易(yi)地(di)量化,並顯(xian)示出對具有穩定濃度的物種進行平均的預(yu)期改(gai)進。

Chromacity近紅外 OPOChromacity近紅外 OPO

結論(lun)

  1. 色(se)度近紅外 OPO 是(shi)用於多(duo)物種紅外光譜的高性能(neng)且經濟(ji)實(shi)惠的光源。

  2. 擬合算法(fa)能夠(gou)定(ding)量測量化學濃度,即使(shi)對於具有廣泛(fan)的類似連(lian)續吸收的物種也是如此(ci)。

  3. 在這種情況下,通過光纖實現了光的遠程傳輸,但也(ye)可以通過開(kai)放路徑實現(xian)。

  4. 檢測靈敏(min)度和精度可滿足(zu)相(xiang)關環境監(jian)測規範(fan)。

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