利用石英增强光声光谱技术在2.0μm处实现高灵敏CO2检测的实验研究

摘要：

基于石英增强光声光谱技术，以中心波长为2.0μm的窄线宽分布反馈式半导体激光器（D FB ）为激励光源，采用波长调制及二次谐波解调技术通过改变激光器工作电流实现波长扫描完成了痕量CO2气体检测系统，并通过优化实验参数确定了常压下激光最佳调制深度，实现了高灵敏CO2浓度的检测。通过改变待测气体中的水汽浓度，研究了水汽对CO2气体探测结果的影响，结果显示在水汽浓度低于0.2％范围内， CO2气体光声信号随H2 O浓度的上升而明显增强，当浓度高于此值后，H2 O浓度的增加对CO2光声信号的增强作用几乎维持不变。数据显示，常温常压下H2 O分子通过提高分子弛豫率最多可将二氧化碳R16吸收线的光声信号幅值提高约2.1倍。优化后的装置可以很好的实现大气中CO2浓度的检测。该装置获得的最小探测灵敏度为19 ppm（1σ，300 ms积分时间），相应的归一化噪声等效吸收系数为4.71×10－9 cm－1· W · Hz－1／2。

关键词：石英增强光声光谱、2.0 μm分布反馈激光器、气体传感器、分子弛豫率

分类号：O657.3(分析化学)

资助基金：国家自然科学基金项目61275213，61108030，61275154;山西省自然科学基金项目2013021004-1;山西省回国留学人员科研资助项目2013-011;山西省留学回国人员科技活动资金项目2013-01;浙江省公益性项目2014C31025

在线出版日期：2015-08-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：2078-2082