通過(guò)光纖傳輸的多物種、高分辨率中紅外光譜

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)量唯沮、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(lèi)的光譜學(xué)應用通常需要在長(cháng)達千米的開(kāi)放路徑上進(jìn)行遠程傳輸犯躯，而光纖傳輸則需要用于難以接近的環(huán)境，例如管道或反應容器。在這里，我們探索了一種靈活、易于使用南谈、高分辨率的技術(shù)予劲，用于在包含窄吸收和寬吸收特征的雜亂景觀(guān)中進(jìn)行遠程隔離或光纖傳輸的多物種光譜。我們通過(guò)光纖傳輸OPO光對水吼季、甲烷羽峰、甲醇和乙醇胺(MEA) 濃度進(jìn)行定量、高分辨率 (≈0.033 cm-1) 時(shí)間分辨測量。 這表明出于健康和安全原因對封閉環(huán)境中的危險化學(xué)品進(jìn)行監測摆霉。

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)空氣輸送系統夹厌，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也可以加熱。

Chromacity近紅外 OPO

• 良好的光束質(zhì)量：高分辨率掖沸、長(cháng)光程

• 高亮度：長(cháng)光程巫芋，高靈敏度

• 寬帶寬：同時(shí)探測多個(gè)物種

• 可調范圍為 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(xiàn)楔壤，并與所有參與氣體種類(lèi)的數據庫光譜共同優(yōu)化以獲得它們的濃度。 對于具有線(xiàn)狀吸收特征的物種，這意味著(zhù)可以在不需要參考光譜的情況下進(jìn)行基線(xiàn)校正。為了在具有廣泛吸收特征的情況下提高準確性劫瞳，參考檢測器光譜與僅充滿(mǎn)環(huán)境空氣的單元的自由安裝包絡(luò )之比構成傳遞函數。 對于存在其他化學(xué)物質(zhì)的后續測量，可以通過(guò)將參考檢測器光譜乘以該傳遞函數來(lái)檢索光譜包絡(luò )稼炉。

結果

使用平均 64 個(gè)光譜的設置，甲烷和 MEA 的檢測限分別為 290 ppb 和 890 ppb酬荞。 還探討了具有復雜光譜的其他物種（甲醇）對其他物種的檢測靈敏度的影響在躁。 檢測靈敏度降低茂肢，但不會(huì )降低到壓倒性的程度旨箩，精度也可以很容易地量化肢霞，并顯示出對具有穩定濃度的物種進(jìn)行平均的預期改進(jìn)。

結論

1. 色度近紅外 OPO 是用于多物種紅外光譜的高性能且經(jīng)濟實(shí)惠的光源。

2. 擬合算法能夠定量測量化學(xué)濃度，即使對于具有廣泛的類(lèi)似連續吸收的物種也是如此。

3. 在這種情況下，通過(guò)光纖實(shí)現了光的遠程傳輸，但也可以通過(guò)開(kāi)放路徑實(shí)現趾始。

4. 檢測靈敏度和精度可滿(mǎn)足相關(guān)環(huán)境監測規范氏豌。