基于光腔衰荡光谱技术的痕量甲烷检测

作     者：宋绍漫 颜昌翔 SONG Shao-man;YAN Chang-xiang

作者机构：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049 

基　　金：国家自然科学基金重大科研仪器研制项目(61627819 61727818)资助 

出 版 物：《光谱学与光谱分析》 (Spectroscopy and Spectral Analysis)

年 卷 期：2020年第40卷第7期

页      码：2023-2028页

摘      要：为精确测量氮气中痕量甲烷(CH4)浓度,设计并搭建了基于三角环形腔的连续波光腔衰荡光谱(CW-CRDS)测量装置。衰荡腔为自主加工设计,由一片曲率半径为1 m直径为25 mm的凹面镜和两片直径为12.7 mm的平面镜围成,腔内光路总长为410 mm,腔体材料为殷钢。首先,对系统的基线损耗进行了测量,随后利用氮气作为混合气配置了五种不同浓度的CH4与N2的混合气,利用CH4在1 653.7 nm的吸收峰(CH42ν3带R5支)对气体进行检测,并根据吸收谱线特性,利用洛伦兹线型函数通过最小二乘法拟合出衰荡时间常数τ并计算CH4浓度,所搭建装置对甲烷浓度(体积分数)的检测灵敏度可达54×10^-9(五点四亿分之一)。最后对浓度为510×10^-9(五千一百万分之一)的CH4在6 046.7~6 047.2cm^-1范围内的吸收光谱进行了测量,并将测得数据依照腔自由光谱范围(FSR)分组后分别拟合出τ和吸收系数,将所得CH4吸收系数与数据库中数据相比,其最大误差低于1.2×10^-9 cm^-1,最高精度达8.8×10^-11 cm^-1。

主 题 词：激光谐振腔 痕量气体 甲烷 吸收光谱 

学科分类：07[理学] 070302[070302] 0703[理学-化学类] 

核心收录：

D　O　I：10.3964/j.issn.1000-0593(2020)07-2023-06

馆 藏 号：203946893...