【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】近日，中科院合肥研究院安光所高曉明研究員團(tuán)隊(duì)在靜態(tài)磁場(chǎng)法拉第旋轉(zhuǎn)光譜研究方面取得新進(jìn)展，相關(guān)研究成果以《基于環(huán)形陣列永磁體的法拉第旋轉(zhuǎn)光譜NO2傳感器》為題發(fā)表在國(guó)際TOP期刊Analytical Chemistry上。
 

　　法拉第旋轉(zhuǎn)光譜(FRS)通過(guò)檢測(cè)沉浸在外部縱向磁場(chǎng)中的氣體介質(zhì)所引起的線(xiàn)偏振光偏振狀態(tài)的變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)基態(tài)或上電子態(tài)具有磁偶極矩的順磁性分子的高靈敏度檢測(cè)。該光譜檢測(cè)方法對(duì)水汽、CO2等抗磁性分子具有天然的免疫力，這使得其表現(xiàn)出高度的樣品特異性。同時(shí)，由于采用了一對(duì)相互接近正交的偏振器極大抑制了激光噪聲，法拉第旋轉(zhuǎn)光譜具有非常高的檢測(cè)靈敏度。
 

　　目前法拉第旋轉(zhuǎn)光譜信號(hào)主要由螺線(xiàn)管線(xiàn)圈產(chǎn)生的交流磁場(chǎng)調(diào)制樣品吸收線(xiàn)的塞曼分裂而產(chǎn)生。針對(duì)正弦電磁場(chǎng)在激發(fā)磁光效應(yīng)時(shí)所存在的高功耗、電磁干擾、產(chǎn)生大量焦耳熱等缺陷，團(tuán)隊(duì)劉錕研究員，博士后曹淵等人提出了一種基于稀土永磁體的靜態(tài)磁場(chǎng)法拉第旋轉(zhuǎn)光譜傳感裝置。研究團(tuán)隊(duì)將十四個(gè)完全相同的環(huán)形釹鐵硼(NdFeB)永磁體按照非等間距的形式同軸組合，從而在380 毫米長(zhǎng)度范圍內(nèi)產(chǎn)生了一個(gè)平均磁場(chǎng)強(qiáng)度為346 高斯的外部縱向靜態(tài)磁場(chǎng)。通過(guò)將赫里奧特(Herriott)池與非等間距永磁體陣列同軸配合，極大地增強(qiáng)了線(xiàn)偏振光與樣品之間的相互作用。實(shí)驗(yàn)以NO2為檢測(cè)對(duì)象，探測(cè)了1613.25 cm-1處NO2的ν3基帶的Q支光譜特征，在23.7 米的光程范圍實(shí)現(xiàn)了0.4 ppb的檢測(cè)極限。
 

　　本研究工作得到了中國(guó)科學(xué)院科研裝備研制項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、先進(jìn)激光技術(shù)安徽省實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金、合肥研究院院長(zhǎng)基金以及中國(guó)博士后面上基金等項(xiàng)目的資助。
 

靜態(tài)磁場(chǎng)法拉第旋轉(zhuǎn)光譜傳感裝置
 

環(huán)形陣列永磁體及其縱向磁場(chǎng)分布特性
 

法拉第旋轉(zhuǎn)光譜信號(hào)及其信噪比與檢偏器偏轉(zhuǎn)角度的變化關(guān)系