高灵敏度小型化吸收光谱传感研究中取得新进展

野明月
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  近期,安徽光机所大气物理化学二室的刘锟等研究人员在高灵敏度小型化吸收光谱传感技术研究中取得了新的进展。研究成果发表在Sensors & Actuators:B.Chemical(220,1000-1005,2015一区)上。

  基于吸收光谱的光学传感技术,因其实时在线、高灵敏度、高选择性和非入侵式等优点,被广泛应用于大气、环境和工业等领域。为了提高吸收光谱传感的灵敏度,往往通过光学多通吸收池增加光和样品的相互作用程长。然而,受光斑重合等因素的限制,传统的光学吸收池(如Herriott池)很难实现上百次的光反射,长光程只能靠增加物理池长度的方式得到,这样大大增加了吸收池的体积,难于实现小型、便携的高灵敏度传感设备。

  刘锟等研究人员通过精心的设计,在普通球面反射镜上实现反射光斑呈7个圆圈的分布,充分利用了反射镜的反射面,在光斑不重合的情况下实现了高达215次的光反射,从而用12cm物理基长实现了26米的有效光程。刘锟等研究人员利用所设计的新型光学吸收池,开展了大气甲烷(CH4)的测量研究,实现了100ppb(10-9)的探测灵敏度和优于80ppb的测量精度。这一研究成果为发展小型化、便携式高灵敏度光学传感器提供了有效的手段,也将推动对体积、重量要求严格的无人机大气探测技术等应用的发展。

  该研究工作受到国家自然科学基金、中国科学院青年促进会等经费资助。

光斑在反射镜面上的分布

连续2天测量大气甲烷(CH4)结果

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