離軸入射腔增強吸收光譜氣體探測系統研究.pdf

1、近些年來,以腔衰蕩、腔增強吸收光譜技術為代表的高靈敏光譜探測技術得到了較快的發(fā)展和廣泛的應用。其中,腔增強吸收光譜技術由于具有實驗裝置簡單、成本低、探測靈敏度和光譜精度高、魯棒性強等特點,常被用于物質結構、化學反應、大氣化學、光譜學、生物醫(yī)學等方面的研究中?；谇辉鰪娢展庾V技術的這些獨特優(yōu)點,該技術在氣體污染物檢測中具有很大的應用價值,為此我們建立了離軸入射腔增強吸收光譜氣體探測系統并就應用中的若干技術問題展開了研究。
　　

2、本文首先簡要回顧了腔增強吸收光譜技術的發(fā)展歷程,介紹并比較了幾種高靈敏光譜檢測技術；模擬了光學諧振腔的模式結構并探討了其對光譜測量的影響；概述了離軸入射腔增強吸收光譜技術的原理和方法；系統介紹了分子紅外光譜(包括振動光譜、轉動光譜、振動轉動光譜)、吸收光譜方面的基本理論以及各種光譜線寬展寬機制的原理特點；討論了HITRAN紅外光譜數據庫中相關參數在光譜模擬、吸收強度和光譜吸收截面計算中的應用。
　　 在研究中將虛擬儀器技術與離軸

3、入射腔增強吸收光譜技術相結合,研究出一套高分辨、高靈敏度的污染氣體實時檢測系統。該系統有機結合了OA-CEAS中各儀器設備如激光器、波長計、示波器等各種功能,擁有友好的可視界面,易于操作,能夠滿足對離軸入射腔增強吸收光譜技術研究的各項要求。
　　 在此基礎上,采用離軸入射腔增強吸收光譜技術測量了光學諧振腔鏡反射率；研究了ECDL激光器在掃描過程中波長的非線性變化過程,實現了對波長的自動校正；分別獲取了在光束正軸入射與離軸入射腔增

4、強吸收光譜條件下CO2氣體在6358.65cm-1處的近紅外單個光譜峰,詳細分析并比較了二者的區(qū)別,結果表明離軸入射條件下光學諧振腔內激光相干振蕩較低,模式密度高,透過光信號基線平坦,具有較高的光譜精度和信噪比,系統探測靈敏度可達1.98×10-7cm-1。接著討論了不同濃度下的CO2分子光譜吸收強度、光譜線寬等的變化特性,并比較了在不同數據處理方式下的光譜分析結果。最后記錄了在6450～6530cm-1的較寬光譜范圍內CO2振動轉動光