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基于光纤腔衰荡技术的液体挥发过程监测法 被引量:1
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作者 江维 姜亚军 +2 位作者 姜碧强 秦川 赵建林(指导) 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期108-114,共7页
提出一种基于光纤腔衰荡系统并以一小段包层腐蚀光纤作为传感头的液体挥发测量方法,同时搭建相应的实验装置进行了实验研究.从模式理论出发分析单模光纤传输模场的能量分布,并采用有限元法数值模拟光纤端面能量的分布,结果表明:包层越... 提出一种基于光纤腔衰荡系统并以一小段包层腐蚀光纤作为传感头的液体挥发测量方法,同时搭建相应的实验装置进行了实验研究.从模式理论出发分析单模光纤传输模场的能量分布,并采用有限元法数值模拟光纤端面能量的分布,结果表明:包层越细的单模光纤对应越大的消光系数,即泄露出来的倏逝波能量越大,从而对外界环境更敏感,但是较细包层的单模光纤存在的损耗更大.综合分析得出腐蚀光纤的最佳直径应为26μm,最佳腐蚀长度为1cm.通过实时监测衰荡谱的衰荡时间变化,得到了30℃恒温环境下,乙醇与丙三醇混合溶液中乙醇浓度随挥发时间的变化曲线.实验结果表明,混合溶液中乙醇的浓度随挥发时间呈单指数规律衰减,该变化规律与理论分析相符.由于液体浓度与其折射率成正比,随着乙醇的挥发,混合溶液的折射率逐渐接近光纤包层的折射率,使其对腐蚀光纤纤芯中泄漏的倏逝波能量的吸收程度逐渐增大,环腔的衰荡时间也相应逐渐减小.此外,该监测方法在常温下具有较低的温度交叉敏感性. 展开更多
关键词 光纤环腔衰荡技术 腐蚀光纤 倏逝波 液体挥发
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用光腔衰荡技术测量镜片的反射率 被引量:10
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作者 高丽峰 熊胜明 +2 位作者 李斌成 张云洞 蔡邦维 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期335-338,共4页
根据光腔衰荡光谱技术原理,建立了测量镜片反射率的实验装置。利用该装置测定了一对反射率相等的高反射腔镜,反射率测试结果为(99.925±0.001)%;以22.5°将直腔变为折叠腔,测得的反射率为(99.992±0.003)%。重复测定反射镜... 根据光腔衰荡光谱技术原理,建立了测量镜片反射率的实验装置。利用该装置测定了一对反射率相等的高反射腔镜,反射率测试结果为(99.925±0.001)%;以22.5°将直腔变为折叠腔,测得的反射率为(99.992±0.003)%。重复测定反射镜样品的反射率,精度达到10-5。该测量装置可用于超低损耗薄膜高反射镜反射率的精确测量。轻微移动探测器位置,对腔镜的测试结果影响不大。 展开更多
关键词 光谱技术(CRDS) 反射率 时间 折叠
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基于STM32的腔衰荡光谱CO_(2)传感器及其在种子呼吸过程的应用
3
作者 李浩凯 翟保杰 +4 位作者 王孟圆 周月婷 郭古青 邱选兵 李传亮 《光学精密工程》 北大核心 2025年第12期1853-1863,共11页
分析种子呼吸过程对于准确评估其活力水平具有重要意义,因此,开发一种快速、稳定且高灵敏的种子呼吸检测装置十分重要。本文基于STM32与腔衰荡光谱(CRDS)技术,设计并搭建了一种二氧化碳(CO_(2))气体传感器,并将其应用于种子呼吸检测。... 分析种子呼吸过程对于准确评估其活力水平具有重要意义,因此,开发一种快速、稳定且高灵敏的种子呼吸检测装置十分重要。本文基于STM32与腔衰荡光谱(CRDS)技术,设计并搭建了一种二氧化碳(CO_(2))气体传感器,并将其应用于种子呼吸检测。该传感器采用基于STM32的控制与数据采集方案,包含:高速比较器与RS触发器构成的阈值检测关断模块、高速模拟信号采集模块、STM32主控模块以及上位机数据处理系统。其中,阈值检测模块的关断延迟为0.45μs,而模拟信号采集模块的最大采样率则达31.25 MHz。通过实验验证,该传感器对CO_(2)的最低可检测浓度为1.5ppm,表现出了良好的灵敏度。最终,该传感器成功实现了对水稻种子呼吸过程的检测,并获得了10 g水稻种子呼吸的CO_(2)浓度随时间变化的曲线,其在2.5 h内浓度变化量约为730 ppm。该研究展示了CRDS技术在种子呼吸检领域中的潜力与应用价值。 展开更多
关键词 光谱技术 STM32 二氧化碳 种子呼吸
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中红外腔衰荡光谱技术的研究进展及应用 被引量:1
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作者 孙乐 貊泽强 +2 位作者 胡誉元 唐吉龙 魏志鹏 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期323-335,共13页
中红外基频指纹吸收谱具有吸收强、谱线宽且密集的特点。通常吸收红外光谱的气体分子在3000cm^(-1)附近的中红外基频吸收强度比近红外吸收高约2个数量级,因此逐渐成为腔衰荡光谱(CRDS)技术的研究热点。简述了CRDS技术的工作原理及技术优... 中红外基频指纹吸收谱具有吸收强、谱线宽且密集的特点。通常吸收红外光谱的气体分子在3000cm^(-1)附近的中红外基频吸收强度比近红外吸收高约2个数量级,因此逐渐成为腔衰荡光谱(CRDS)技术的研究热点。简述了CRDS技术的工作原理及技术优势,介绍了中波红外CRDS技术特点并分析对比了近红外与中红外波段的CRDS技术差异,论述了基于中红外波段的CRDS技术研究现状,最后基于应用研究进展对其前景进行了展望。 展开更多
关键词 光谱学 中红外 光谱技术 气体检测
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基于光腔衰荡光谱技术NO_(3)和N_(2)O_(5)在线测量系统的表征与应用
5
作者 张田甜 左澎 +3 位作者 马璟钰 叶春翔 林伟立 朱彤 《北京大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期563-574,共12页
报道自主研发的基于光腔衰荡光谱技术的大气NO_(3)/N_(2)O_(5)在线测量系统及其参数表征结果。在时间分辨率为1min的情况下,NO_(3)和N_(2)O_(5)最低检测限分别为1.7×10^(-12)和2.9×10^(-12)。在采样流量6L/min和使用1天滤膜... 报道自主研发的基于光腔衰荡光谱技术的大气NO_(3)/N_(2)O_(5)在线测量系统及其参数表征结果。在时间分辨率为1min的情况下,NO_(3)和N_(2)O_(5)最低检测限分别为1.7×10^(-12)和2.9×10^(-12)。在采样流量6L/min和使用1天滤膜的情况下,利用标准源实验确定NO_(3)和N_(2)O_(5)的采样损耗分别为17.0%和18.0%。Allan方差分析结果表明,在60~100s积分条件下可获得较好的系统稳定性。在北京城区开展大气NO_(3)和N_(2)O_(5)观测,结果表明测量系统可以满足大气环境中NO_(3)及N_(2)O_(5)的高灵敏度测量。 展开更多
关键词 NO_(3) N_(2)O_(5) 光谱技术 参数表征
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光腔衰荡光谱技术用于OH浓度测量的误差分析 被引量:4
6
作者 涂晓波 陈爽 +2 位作者 苏铁 母金河 杨富荣 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期20-25,共6页
光腔衰荡光谱技术(Cavity Ring Down Spectroscopy,CRDS)是一种高灵敏度的吸收光谱测量技术,在燃烧场激光光谱诊断领域里是一种十分重要的燃烧产物定量测量手段。文中研究了光腔衰荡光谱技术用于燃烧产物定量测量的原理,搭建了脉冲型光... 光腔衰荡光谱技术(Cavity Ring Down Spectroscopy,CRDS)是一种高灵敏度的吸收光谱测量技术,在燃烧场激光光谱诊断领域里是一种十分重要的燃烧产物定量测量手段。文中研究了光腔衰荡光谱技术用于燃烧产物定量测量的原理,搭建了脉冲型光腔衰荡光谱技术实验系统,选取OHA2Σ+-X2Π(0,0)电子跃迁带的P1(2)吸收线谱,在常压条件下对平面火焰的OH浓度进行了定量测量,并对激光器线宽及线型、激光器的频率稳定性、火焰温度、光腔参数等因素对测量误差的影响进行了分析讨论。误差分析给出了光腔衰荡光谱技术的几个关键注意事项,可为光腔衰荡光谱技术的应用提供指南。 展开更多
关键词 光谱技术 误差分析 OH 浓度测量 平面火焰
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光反馈腔衰荡光谱技术中的数据处理(英文) 被引量:2
7
作者 谭中奇 吴素勇 +2 位作者 刘贱平 杨开勇 龙兴武 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期56-60,共5页
在光反馈式腔衰荡光谱技术中,光谱数据的处理因一种特殊的光谱纹波现象而变得困难。以6590.8~6591.6ClIl-1光谱范围内水汽分子的光反馈式腔衰荡光谱为基础,根据光谱纹波效应的特性分析结果,提出了一种简单的数据处理方法。利用该... 在光反馈式腔衰荡光谱技术中,光谱数据的处理因一种特殊的光谱纹波现象而变得困难。以6590.8~6591.6ClIl-1光谱范围内水汽分子的光反馈式腔衰荡光谱为基础,根据光谱纹波效应的特性分析结果,提出了一种简单的数据处理方法。利用该方法确定了6590.871cm^-1处水汽分子吸收谱线的线宽约为0.1003cm^-1,这与Hitran数据库提供的线宽结果仅有0.002cm^-1的误差,充分验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 光谱技术 光反馈 光谱纹波 数据处理
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光反馈腔衰荡光谱技术中纹波效应的测量及其特性分析(英文) 被引量:2
8
作者 谭中奇 黄云 +1 位作者 吴素勇 杨开勇 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期46-51,共6页
为研究光反馈腔衰荡光谱技术中纹波效应的产生机理,基于所建立的腔长为49.1cm的V型微晶玻璃衰荡腔在不同环境、不同光谱范围所测得的腔损耗谱,利用数据处理方法详细分析并讨论纹波效应的周期和振幅等典型特征。分析认为,纹波效应呈现出... 为研究光反馈腔衰荡光谱技术中纹波效应的产生机理,基于所建立的腔长为49.1cm的V型微晶玻璃衰荡腔在不同环境、不同光谱范围所测得的腔损耗谱,利用数据处理方法详细分析并讨论纹波效应的周期和振幅等典型特征。分析认为,纹波效应呈现出明显的部分干涉特点,光谱纹波的周期和振幅特性分别受折叠腔结构和折叠腔镜表面污染状态影响,而与光谱扫描区域关系不明显;这表明纹波效应主要来源于折叠腔镜表面散射场的部分干涉效应。 展开更多
关键词 光谱技术 光反馈 光谱纹波 纹波效应
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基于衰荡腔技术的传感器设计与计算机分析 被引量:1
9
作者 李丹 郭树强 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2017年第2期15-17,共3页
文中将痕量气体测量中衰荡腔技术引入到了SPR传感器中,提高了性能。理论上分析了衰荡腔光路及出射光强与衰荡腔扫描速度间的关系。分析发现:设计的新方法相对于直接测量SPR归一化光强的方法可以显著提高灵敏度,降低检出限。通过改变可... 文中将痕量气体测量中衰荡腔技术引入到了SPR传感器中,提高了性能。理论上分析了衰荡腔光路及出射光强与衰荡腔扫描速度间的关系。分析发现:设计的新方法相对于直接测量SPR归一化光强的方法可以显著提高灵敏度,降低检出限。通过改变可调谐激光器的输入波长,并利用衰荡时间信号反馈调节可调掺铒光纤放大器放大,可以在保证灵敏度条件下追踪SPR吸收峰变化,因此兼具波长解调型SPR系统动态范围广,适应性强的优点。 展开更多
关键词 技术 SPR传感 计算机
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用于连续波腔衰荡法测量的LD驱动电路设计 被引量:9
10
作者 谭中奇 龙兴武 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2008年第1期27-29,56,共4页
为了将半导体激光器应用于连续波腔衰荡法腔损耗测量,设计了半导体激光器的驱动电路。该电路由调制、驱动、温控等模块组成,在采用多光束干涉理论对连续波腔衰荡法测量原理进行分析和数值模拟的基础上,提出了驱动电路各模块的参数要求,... 为了将半导体激光器应用于连续波腔衰荡法腔损耗测量,设计了半导体激光器的驱动电路。该电路由调制、驱动、温控等模块组成,在采用多光束干涉理论对连续波腔衰荡法测量原理进行分析和数值模拟的基础上,提出了驱动电路各模块的参数要求,对该电路各参数进行测试后,应用该电路建立了连续波腔衰荡法腔损耗测量系统,并进行了实验。经测试得知,在保证半导体激光器安全工作的前提下,该电路对于半导体激光器的关断时间约为60ns,对半导体激光器的温度控制精度优于0.01℃;对某单程腔损耗约为50×10-6的衰荡腔测试表明,腔损耗测量精度优于1%。结果表明,该电路达到理论设计要求,可应用于高精度腔损耗测量。 展开更多
关键词 仪器测量与计量 光学测量 连续波腔衰荡技术 损耗 半导体激光器 驱动电路
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基于自洽方程组及传递函数的腔衰荡信号研究 被引量:1
11
作者 潘瑶 谭中奇 +1 位作者 杨开勇 常欣祖 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期105-108,共4页
为了更好地理解腔衰荡技术的物理本质和测量过程从而更好地分析腔衰荡信号,利用自洽方程组、结合光学无源腔的品质因子Q值定义对腔衰荡技术的基本原理进行了推导,并结合该方程组有关系数的物理意义,引入传递函数的概念分析了不同情况下... 为了更好地理解腔衰荡技术的物理本质和测量过程从而更好地分析腔衰荡信号,利用自洽方程组、结合光学无源腔的品质因子Q值定义对腔衰荡技术的基本原理进行了推导,并结合该方程组有关系数的物理意义,引入传递函数的概念分析了不同情况下的腔衰荡信号的基本特征。结果表明,这种分析方式可靠,可为腔衰荡技术在超低损耗薄膜性能标定及腔内介质的吸收光谱测量等领域的应用提供理论指导。 展开更多
关键词 光谱学 腔衰荡技术 传递函数 自洽方程组
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精确提取低信噪比光腔衰荡信号的信号平滑(英文) 被引量:1
12
作者 何星 栾银森 +3 位作者 董理治 杨平 许冰 汤国茂 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2016年第11期46-53,共8页
提出一种用于低信噪比光腔衰荡时间准确提取的信号平滑方法,该方法基于数字图像处理领域的空间滤波平滑技术。首先推导了这种平滑方法的平滑过程和平滑效率,并与其他平滑算法进行了对比。推导结果表明基于均值滤波算子的空间滤波平滑方... 提出一种用于低信噪比光腔衰荡时间准确提取的信号平滑方法,该方法基于数字图像处理领域的空间滤波平滑技术。首先推导了这种平滑方法的平滑过程和平滑效率,并与其他平滑算法进行了对比。推导结果表明基于均值滤波算子的空间滤波平滑方法具有最高的平滑效率。其次,分析了信号平滑方法的实用效果,结果发现该平滑方法与加权线性最小二乘算法相结合能够实现高精度、快速同时准确度较好的光腔衰荡时间提取。最后结合实验数据检验了平滑方法的处理效果,取得了列文伯格-马夸尔特算法相一致的衰荡时间提取结果。 展开更多
关键词 腔衰荡技术 时间提取 信号平滑
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光纤腔衰荡光谱与太赫兹波谱技术检测气体研究现状与展望
13
作者 赵敏利 钟东 +3 位作者 蔡婷 范云峰 胡巍 童杏林 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期1-2,共2页
气体浓度的实时在线精确测量在人类健康、生命安全、环境保护、资源有效利用及大气遥感探测技术等方面有着十分重要的意义。本文首先介绍了光纤衰荡光谱技术检测气体浓度的最新研究进展;接着分析了太赫兹波在气体浓度探测中应用的优势... 气体浓度的实时在线精确测量在人类健康、生命安全、环境保护、资源有效利用及大气遥感探测技术等方面有着十分重要的意义。本文首先介绍了光纤衰荡光谱技术检测气体浓度的最新研究进展;接着分析了太赫兹波在气体浓度探测中应用的优势、可行与局限性;最后对太赫兹波腔光纤衰荡光谱技术测量气体浓度技术方法和应用前景做了展望。 展开更多
关键词 太赫兹波 光谱技术 气体浓度检测 光纤传感
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Sagnac效应在连续波腔衰荡微量气体浓度测量系统中的应用
14
作者 李志全 任晓丽 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期55-59,共5页
基于环形光路的Sagnac效应及腔衰荡测量技术原理,本文提出了一种新型的连续波腔衰荡微量气体浓度测量系统。系统中利用环形光路的Sagnac效应,将光纤环作为一个等效反射镜,与高反射率镜形成衰荡腔,实现衰荡腔的反射率可调,从而降低系统... 基于环形光路的Sagnac效应及腔衰荡测量技术原理,本文提出了一种新型的连续波腔衰荡微量气体浓度测量系统。系统中利用环形光路的Sagnac效应,将光纤环作为一个等效反射镜,与高反射率镜形成衰荡腔,实现衰荡腔的反射率可调,从而降低系统对入射光强度的要求,对信号处理提供了条件。在此基础上,文中对环形光路Sagnac效应和腔衰荡测量技术原理进行理论分析及推导,得到反射率与光纤环转速的关系、连续波腔衰荡微量气体浓度测量公式以及光纤环转速对微量气体浓度测量系统的影响,并通过仿真实验验证所设计系统的各项性能指标。 展开更多
关键词 Sagnac效应 光纤环 反射率 腔衰荡技术
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光腔衰荡法数据截取对时间常数测量精度的影响分析 被引量:1
15
作者 张金玉 金尚忠 +4 位作者 张彪 吴磊 俞兵 袁良 黎高平 《应用光学》 CAS 北大核心 2023年第1期153-158,共6页
光腔衰荡方法是目前测量光学元件超高反射率(反射率>99.9%)的唯一方法。介绍了一种对光腔衰荡法中激光信号强度与时间关系的优化提取方法。设计了基于光腔衰荡法的光学元件超高反射比的测试系统,通过对采集的光腔衰荡曲线数据进行分... 光腔衰荡方法是目前测量光学元件超高反射率(反射率>99.9%)的唯一方法。介绍了一种对光腔衰荡法中激光信号强度与时间关系的优化提取方法。设计了基于光腔衰荡法的光学元件超高反射比的测试系统,通过对采集的光腔衰荡曲线数据进行分段指数拟合,将光腔衰荡曲线数据分为5段,对每段指数拟合结果对应的R^(2)(R-square)和RMSE(root mean squared error)值进行对比分析,计算每段指数拟合的衰荡时间。实验结果表明:截取光腔衰荡曲线数据40%~60%部分拟合得到的结果最接近真实值,求得对应的腔镜的反射率为99.988 977%。最后通过与腔镜的自身反射率进行比较,表明该种数据拟合方法能有效地测量腔镜的反射率,并能减小实验数据本身带来的误差。 展开更多
关键词 腔衰荡技术 一次指数函数拟合 R^(2) RMSE
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腔增强/衰荡光谱应用于气溶胶消光检测研究进展 被引量:12
16
作者 徐学哲 赵卫雄 +6 位作者 董美丽 顾学军 胡长进 盖艳波 高晓明 黄伟 张为俊 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期477-488,共12页
腔增强/衰荡吸收光谱技术,是目前应用最广泛的气溶胶光学特性原位测量方法之一,由于其原位、实时特性,测量过程中气溶胶状态不会发生改变,测量具有代表性,近些年来已经开始作为各种仪器综合比对实验中使用的参考标准。在经过近30年的发... 腔增强/衰荡吸收光谱技术,是目前应用最广泛的气溶胶光学特性原位测量方法之一,由于其原位、实时特性,测量过程中气溶胶状态不会发生改变,测量具有代表性,近些年来已经开始作为各种仪器综合比对实验中使用的参考标准。在经过近30年的发展后,相关技术发展日益成熟。对腔增强/衰荡吸收光谱技术的发展及其在气溶胶光学特性测量方面的应用研究做了简要的回顾。 展开更多
关键词 光谱学 气溶胶消光 增强吸收光谱技术 吸收光谱技术
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连续波腔衰荡光谱系统的电路设计与应用 被引量:3
17
作者 谭中奇 冯先旺 龙兴武 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期1483-1486,共4页
为实现连续波腔衰荡光谱系统的工程化,设计了一套集信号调理、高速采样及数据处理为一体的高集成度数字信号处理(DSP)系统。该系统被用于取代常规连续波腔衰荡光谱系统中由高速数据采集卡及计算机组成的腔衰荡信号测试系统,完成对腔衰... 为实现连续波腔衰荡光谱系统的工程化,设计了一套集信号调理、高速采样及数据处理为一体的高集成度数字信号处理(DSP)系统。该系统被用于取代常规连续波腔衰荡光谱系统中由高速数据采集卡及计算机组成的腔衰荡信号测试系统,完成对腔衰荡信号的获取与拟合。该系统最高能实现16bits/80MHz的信号采样,并能准确地由腔衰荡信号反演出腔衰荡时间。实验结果表明:结合现有的光反馈式连续波腔衰荡光谱系统,该系统能实现等噪声测量灵敏度为1.0×10-8 cm-1的吸收光谱测量,其重复测量精度可达3‰。 展开更多
关键词 光谱技术 数字信号处理系统 数据拟合 信号调理
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Ba原子吸收系数的光腔衰荡光谱测量 被引量:2
18
作者 赵宏太 柳晓军 詹明生 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2001年第3期284-286,共3页
建立了一套脉冲激光腔衰荡光谱实验装置 ,并将光腔衰荡光谱技术用于原子束吸收光谱的测量 ,得到了Ba原子的 6s6 p1P1← 6s6s1S0 吸收线 ,进一步得出Ba原子在 5 5 3 5 48nm附近的吸收系数 ,同时对吸收系数与原子炉温度的关系进行了分析 。
关键词 光谱技术 吸收系数 原子吸收光谱 测量 钡原子 原子吸收系数
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单光束多组分温室气体的腔衰荡光谱同步检测 被引量:2
19
作者 王金舵 余锦 +5 位作者 貊泽强 何建国 代守军 陈炫坤 孟晶晶 于鸿瑞 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期2046-2052,共7页
腔衰荡光谱技术(CRDS)作为一种具有高灵敏度高光谱分辨率的检测方法已被广泛用于痕量气体检测。而目前基于CRDS痕量气体检测多针对单一气体进行测量或通过多个激光器产生的多光束进行多种组分气体浓度测量。利用DFB激光器波长可调谐特性... 腔衰荡光谱技术(CRDS)作为一种具有高灵敏度高光谱分辨率的检测方法已被广泛用于痕量气体检测。而目前基于CRDS痕量气体检测多针对单一气体进行测量或通过多个激光器产生的多光束进行多种组分气体浓度测量。利用DFB激光器波长可调谐特性,通过强弱吸收峰结合,使用单光束实现了多种温室气体的腔衰荡光谱技术同步检测。由于大气中水汽和二氧化碳浓度较高,为实现同一衰荡系统对三种温室气体的同步测量,在平衡吸收损耗的基础上,选取1653~1654nm内甲烷的强吸收峰与水汽、二氧化碳的弱吸收峰进行测量。通过光谱叠加反演矩阵,分别得到甲烷、水汽、二氧化碳的浓度。在计算测量灵敏度过程中发现,通过去除衰荡过程初期的部分数据点(过滤区间),会对噪声等效吸收系数产生影响。多数情况下,在测量灵敏度计算方面,列文伯格-马夸尔特算法(L-M)会优于离散傅里叶变换法(DFT);但当衰荡曲线的单指数性下降时,上述结论不一定成立。搭建了一个低精细度(F≈6×10^3)衰荡腔对上述结论进行了实验验证。相较于用于测量温室气体浓度的高精细度衰荡腔(F≈1×10^5),低精细度衰荡腔的衰荡速率较快,衰荡曲线的单指数性明显低于高精细度衰荡腔。实验表明,在过滤区间长度较短时,采用DFT算法计算得到的噪声等效吸收系数会小于L-M算法得到的结果。当过滤区间长度增加时,L-M算法得到的结果优于DFT算法。在受过滤区间长度影响方面,DFT算法的波动性要明显小于L-M算法。根据Allan方差分析,在512次采样平均(约8s)下的最小噪声等效吸收系数进行计算,该CRDS装置测量灵敏度为2.4×10^-10cm^-1。在25℃标准大气压下,对应甲烷、水汽、二氧化碳的测量灵敏度分别为0.64ppbv,3.5ppmv和4.0ppmv。基于该CRDS装置,通过单光束多波长测量方法,利用光谱叠加反演矩阵,测得大气中甲烷、水汽、二氧化碳浓度分别为2.018,3654和526ppmv;而采用经典CRDS单波长测量得到的甲烷、水汽、二氧化碳浓度分别为2.037,3898和630ppmv。通过与温控调节波长,逐点扫描得到的光谱吸收曲线进行对比,采用多波长测量得到气体浓度进行复合拟合的光谱曲线残差小于单波长测量得到气体浓度进行简单拟合的光谱曲线残差。 展开更多
关键词 光谱技术 温室气体 痕气检测 拟合算法
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基于高灵敏激光吸收光谱技术的稳定气态同位素测量及其应用(特邀) 被引量:10
20
作者 张志荣 夏滑 +12 位作者 孙鹏帅 余润磬 杨曦 林雨晴 吴边 庞涛 郭强 李哲 刘旭 蔡永军 SIGRIST Markus W CALSHAW Brain 徐启铭 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期119-135,共17页
稳定同位素测量技术已经在地球化学、地球物理、农业、生物、临床医学和生态科学等领域得到了众多应用。相对于传统的稳定同位素分析方法,基于激光吸收光谱技术的同位素分析技术,作为一种较新的同位素丰度测量方法,具有选择性好、精度... 稳定同位素测量技术已经在地球化学、地球物理、农业、生物、临床医学和生态科学等领域得到了众多应用。相对于传统的稳定同位素分析方法,基于激光吸收光谱技术的同位素分析技术,作为一种较新的同位素丰度测量方法,具有选择性好、精度高、体积小、无需样品预处理、可以实时原位同时测量气体浓度及同位素丰度等众多优点,得到了极大的关注和使用。本文主要以目前同位素测量的可调谐半导体激光吸收光谱技术、积分腔吸收光谱技术、腔衰荡吸收光谱技术三种激光吸收光谱方法为例,阐述了其基本原理、谱线选择、温压影响因素及其控制、系统组成结构以及部分应用测试结果。通过对测量系统的压力与温度的稳定控制的前提下,选取了合适的同位素测量谱线对,实现了大气CO_(2)气体的13C测量精度为0.3‰,煤层气CH4气体的13CH4测量精度为1.25‰,冰川水H_(2)O中18O、17O和2H的测量精度分别为0.3‰、0.2‰和0.5‰,以及呼吸气体中的13CO_(2)判识“金标准”。通过分析验证了激光吸收光谱技术在同位素测量方面的可行性和可靠性,也充分说明了基于激光吸收光谱技术的测量方法具有非常好的技术优势,将是光谱研究领域关注的重点内容,并在后续的科学研究中占据举足轻重的作用。 展开更多
关键词 气态同位素 可调谐半导体激光吸收光谱技术 积分吸收光谱技术 吸收光谱技术
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