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光腔衰蕩光譜(CRDS)技術(shù)原理

來源:青島環(huán)控設備有限公司   2024年09月09日 10:34  

     吸收光譜技術(shù)主要包括可調(diào)諧半導體激光吸收光譜(TDLAS)技術(shù)、光腔增強吸收光譜(CEAS)技術(shù)以及光腔衰蕩光譜(CRDS)技術(shù)等。CRDS與其它技術(shù)的區(qū)別在于其基于時間測量來研究氣體的吸收光譜,而不是傳統(tǒng)的基于強度的吸收方法。

    光腔衰蕩光譜技術(shù)(CRDS),是近幾年來迅速發(fā)展起來的一種高靈敏度的吸收光譜檢測技術(shù),它通過測量樣品的光學消光,包括光的散射和吸收。

    幾乎所有小分子氣體(如CO2、H2O、H2S、NH3)都具有的近紅外吸收光譜。在低于大氣壓的壓力下,這些氣體顯示為一系列窄而清晰的尖銳波譜曲線,每條曲線都具有特定的波長。由于這些曲線之間間隔均勻且波長已知,因此可以通過測量該波長吸收度,即特定吸收峰的高度來確定任何物質(zhì)的濃度。

    但是,在傳統(tǒng)的紅外光譜儀中,因痕量氣體產(chǎn)生的吸收量太少而無法測量,通常靈敏度只能達到ppm級別。CRDS-光腔衰蕩光譜-通過使用長達數(shù)公里的有效吸收光程來突破這種靈敏度限制。CRDS能在幾秒鐘或更短的時間內(nèi)對氣體進行監(jiān)測,靈敏度可以達到ppb級別,甚至有些氣體可以達到ppt級別。

    然而,在傳統(tǒng)的紅外光譜儀中,由于痕量氣體吸收量極小,無法進行準確測量,其靈敏度通常僅達到ppm級別。光腔衰蕩光譜(CRDS)技術(shù)通過采用長達數(shù)公里的有效光程突破了這種靈敏度限制。CRDS能夠在幾秒鐘甚至更短的時間內(nèi)監(jiān)測氣體,其靈敏度可以達到ppb級別,甚至某些氣體可以達到ppt級別。

    CRDS是在激光探測技術(shù)取得長足發(fā)展的基礎上提出的吸收光譜技術(shù)。與傳統(tǒng)的痕量氣體光學測量技術(shù)相比,CRDS能夠?qū)崿F(xiàn)對氣體分子光譜細微指紋結(jié)構(gòu)的精確測量,其等效測量光程從傳統(tǒng)光學方法的數(shù)米、數(shù)十米大幅提高至數(shù)十千米,從而顯著提升了對目標氣體的檢測能力,對于目前的“雙碳戰(zhàn)略”的部署具有重要的意義。

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