具有中紅外寬帶輸出的光學(xué)參量振蕩器 (OPO) 因其良好的光束質(zhì)量、寬帶寬和高亮度而非常適合作為高分辨率、高靈敏度多物種紅外光譜的光源。 諸如大氣傳感之類的光譜學(xué)應(yīng)用通常需要在長(zhǎng)達(dá)千米的開(kāi)放路徑上進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，而光纖傳輸則需要用于難以接近的環(huán)境，例如管道或反應(yīng)容器。在這里，我們探索了一種靈活、易于使用、高分辨率的技術(shù)，用于在包含窄吸收和寬吸收特征的雜亂景觀中進(jìn)行遠(yuǎn)程隔離或光纖傳輸?shù)亩辔锓N光譜。我們通過(guò)光纖傳輸OPO光對(duì)水、甲烷、甲醇和乙醇胺(MEA) 濃度進(jìn)行定量、高分辨率 ( 0.033 cm-1) 時(shí)間分辨測(cè)量。 這表明出于健康和安全原因?qū)Ψ忾]環(huán)境中的危險(xiǎn)化學(xué)品進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
方法
OPO光在耦合到傳輸光纖之前通過(guò)邁克爾遜干涉儀。 干涉圖記錄在光纖之前和 10.5 m赫里奧特單元之后。 該單元連接到一個(gè)閉環(huán)空氣輸送系統(tǒng)，可以將化學(xué)物質(zhì)注入其中以模擬空氣質(zhì)量的變化。 該單元和空氣輸送系統(tǒng)也可以加熱。
Chromacity近紅外 OPO
- 良好的光束質(zhì)量：高分辨率、長(zhǎng)光程
- 高亮度：長(zhǎng)光程，高靈敏度
- 寬帶寬：同時(shí)探測(cè)多個(gè)物種
- 可調(diào)范圍為 1.4 – 4 μm
光譜擬合
擬合算法是一種全局優(yōu)化，其中照明光譜被建模為多點(diǎn)樣條曲線，并與所有參與氣體種類的數(shù)據(jù)庫(kù)光譜共同優(yōu)化以獲得它們的濃度。 對(duì)于具有線狀吸收特征的物種，這意味著可以在不需要參考光譜的情況下進(jìn)行基線校正。為了在具有廣泛吸收特征的情況下提高準(zhǔn)確性，參考檢測(cè)器光譜與僅充滿環(huán)境空氣的單元的自由安裝包絡(luò)之比構(gòu)成傳遞函數(shù)。 對(duì)于存在其他化學(xué)物質(zhì)的后續(xù)測(cè)量，可以通過(guò)將參考檢測(cè)器光譜乘以該傳遞函數(shù)來(lái)檢索光譜包絡(luò)。
結(jié)果
使用平均 64 個(gè)光譜的設(shè)置，甲烷和 MEA 的檢測(cè)限分別為 290 ppb 和 890 ppb。 還探討了具有復(fù)雜光譜的其他物種（甲醇）對(duì)其他物種的檢測(cè)靈敏度的影響。 檢測(cè)靈敏度降低，但不會(huì)降低到壓倒性的程度，精度也可以很容易地量化，并顯示出對(duì)具有穩(wěn)定濃度的物種進(jìn)行平均的預(yù)期改進(jìn)。
結(jié)論
