該技術文章展示了一個(ge) 寬帶光譜氣體(ti) 分析裝置，覆蓋850和1250 cm−1之間的分子指紋區域。該裝置能夠研究複雜的氣體(ti) 混合物，因為(wei) 多通腔的魯棒性保證了在全光譜掃描中穩定的相互作用長度。對於(yu) 需要靈敏度在ppmv和數百ppbv水平的国产成人在线观看免费网站，該係統是快速估計氣體(ti) 樣品組成而無需任何預處理的理想選擇。此外，通過增加多通腔引入的延遲並在單個(ge) 探測器中測量吸收和歸一化信號，靈敏度可以提高10倍。
氣體(ti) 檢測實驗裝置概述
實驗裝置的示意圖概述如圖1所示。它的主要組成部分是:一個(ge) 激光源、一個(ge) 增強吸收的多通腔和兩(liang) 個(ge) 監測激光強度和測量多通腔後吸收信號的探測器。用與(yu) 激光共對準的可見光激光測距儀(yi) (徠卡DISTO D2)作為(wei) 導光束，測量多通腔內(nei) 的相互作用距離。
圖1
激光源是Block Engineering的LaserScope單元的一部分。它由兩(liang) 個(ge) 協同排列的可調qcl組成。一個(ge) QCL覆蓋21250px−1 ~ 25250px−1區域，第二個(ge) QCL輻射25250px−1 ~ 31250px−1區域。qcl使用Littrow配置中的衍射光柵與(yu) 反向提取來調整波數。光柵的角度位置由壓電元件控製。因此，發射波數是用施加在壓電上的電壓來校準的。qcl的波數精度為(wei) 0.1 cm−1。qcl的平均功率根據發射的波數在0.5到12 mw之間變化。兩(liang) 個(ge) qcl都是脈衝(chong) 的，脈衝(chong) 重複率為(wei) 200 khz，脈衝(chong) 的時間寬度為(wei) 208 ns。這些參數在發射強度和穩定性方麵是z優(you) 的。使用脈衝(chong) qcl是因為(wei) 它們(men) 在室溫下工作穩定。
圖中多通腔是基於(yu) McManus等人所描述的改進的Herriot結構。它由兩(liang) 個(ge) 2.5英寸的像散反射鏡(Aerodyne Research, Inc.)構成，在qcl全光譜範圍內(nei) 的反射率r > 0.983。沿光軸方向測得的反射鏡間距為(wei) 32.4 cm。鏡子被放置在定製的安裝在一個(ge) 不鏽鋼真空電池。該電池具有一個(ge) 輸入ZnSe窗口(Thorlabs WG71050-F)，在工作光譜範圍內(nei) 透射t > 0.95。腔內(nei) 反射的次數n決(jue) 定了可實現的相互作用路徑長度，但它也通過強度減小係數k決(jue) 定了從(cong) 腔內(nei) 出來的光量，盡管這種類型的空腔允許相互作用長度達到100米，但我們(men) 更喜歡相互作用長度為(wei) 54.36米的配置，它足夠長，可以檢測濃度水平為(wei) 幾ppmv的分子，同時提供強輸出信號。多通電池輸出的功率是進入電池的激光功率的5.5%。電池的總容積為(wei) 0.6升。多重反射和緊湊的結構允許激光穿過電池的大部分體(ti) 積，從(cong) 而允許與(yu) 整個(ge) 氣體(ti) 樣品均勻相互作用。
使用壓力控製器(Bronkhorst, P-702CV-1K1A-RAD-22-V)和隔膜真空泵(Vacuubrand MD 1)來控製腔內(nei) 的壓力。壓力測量對光譜中含有尖銳吸收線的分子尤為(wei) 重要。由於(yu) 不同的影響，例如碰撞或多普勒增寬，這些譜線可能會(hui) 變寬。為(wei) 了控製細胞內(nei) 樣品的注射，使用一套質量流量控製器(Bronkhorst, F-201CV1K0-RAD-22-V)，這樣可以使用單稀釋和雙稀釋技術製備所需濃度的樣品。
對於(yu) 檢測，可使用兩(liang) 個(ge) 熱電冷卻(TEC)汞鎘碲化(MCT)探測器和一個(ge) 快速采集卡(NI-PCI 5922)。如圖所示，主探測器采集多通腔產(chan) 生的信號。該探測器(VIGO System, PVI-4TE-10.6-0.3x0.3-TO8-BaF2)的截止頻率為(wei) 100 MHz，采集卡的采樣率為(wei) 每秒10兆采樣(MS/s)，可以檢測每個(ge) 脈衝(chong) 的峰值功率，提高測量的信噪比(SNR)。第二個(ge) 探測器(激光範圍單元，塊工程)是必要的，以監測激光強度直接在qcl外，並標準化每個(ge) 脈衝(chong) 的強度。這種歸一化使qcl的脈衝(chong) 強度變化min化，並提高了係統的靈敏度。
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