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RES-Q-Trace:用于多组份痕量气体中红外检测,基于移动CEAS的演示仪(7)

文章出处:如特安防 人气:发表时间:2018-09-05 19:45:53

4. 讨论

    过去,几种方法把三或四量子级激光器和多组分检测能力组合起来[10,47,48,49]。为增强敏感性,多程光单元特别地用在技术组合,如波长调制光谱学[48]。为鉴别激光束穿过多程激光单元时间,复用技术必须运用,尽管这要在kHz限制下实现。
    本论文的主要目的是证明和验证:使用量子级联激光器和带间级联激光器,与光腔结合,为得到移动、可靠的,和选择性的传感系统,传感系统对在多种ppt浓度痕量气体在线检测是敏感的。为同步检测至少4种分子气体物质,而开发的RES-Q-Trace系统,测试NO, N2O, CH4, C2H4, 和 C3H6O。目标物质是重要的,不仅体现在污染排放监测领域,也在医学呼吸分析领域,以及易爆物质的检测。在一个模块方法,两种典型光学平台设计,分别由一个OA-CEAS和一个OF-CEAS测量单元组成。所有测量单元,从平行的相同体积取样,允许多组分检测。设计允许腔室内激光器和反射镜,按照测量任务来改变。因此,别的物质,如NO2, OCS, HCHO,和O3也能成为检测目标;然而必须为这些情况,验证系统的性能。
    获得的敏感性(列在表2中),在这些物质中大多数应用区:呼吸道疾病学术研究。特别的,已知甲烷和丙酮分别暗示肠疾病和糖尿病,见表1。所以,在呼吸气体分析中,要求甲烷的LOD为20 ppb,而丙酮25ppb足够了。这种量的丙酮,对于从物体中或人体中对峙检测,也是足够的,因为它是三过氧化三丙酮(TATP)生产的必要的前驱物。而且,一氧化二氮和一氧化氮起重要的作用, 它们是氮基炸药检测中的衰变产物,如三硝基甲苯(TNT)。可以证明,在几百ppt范围的LOD,可以实现,至少对于 N2O检测。至于乙烷,当一个氧化应激暗示可能明显不能获得时,在人体呼吸测量中,需要10ppt浓度的敏感性。使用光腔得到高敏感性的主要障碍,是显著的损耗,因要增加吸收和分散ZnSe底物——高反射性反射镜(波数为1000 cm-1)的ZnSe底物。
    对波数超过1100 cm-1,这种损耗不再重要。例如,对于使用OF-CEAS检测波数为1353.1 cm-1 的甲烷,50秒内获得的值αmin = (5.3 ± 0.1) × 10-10 cm-1,相对应于大气压下39ppt的LOD,是最小的值。
    带间级联激光器发射波数在2500cm-1 以上,是引人注目的,因为它们能访问强键C-H和O-H拉伸振动模式,这些模式开启了检测很敏感的化学合成物,低到ppt浓度,像芳烃、烷类、烯属烃、酒精、酚类和水等。量子级联激光器在这种光谱区得不到。作为原理证明,ICL的第一个应用,用在一个OF-CEAS测量,为检测甲烷,是本论文的一部分[21]。这个方法的成功改进,最近报导在在OF-CEAS应用ICLs,为了分别检测SO2和NO[50,51]。


原著:N.Lang, U.Macherius, H.Zimmermann, S.Glitsch, M.Wiese, J.Röpcke, J.Pierre H. van Helden
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    本文标签字:量子级联激光器    带间级联    吸收光谱    腔增强光谱    痕量气体敏感   

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