适用于ppb量级NO2检测的低功率蓝光二极管光声技术研究

摘要：

在405 nm处基于低功率蓝光二极管光声技术探测ppb量级NO2浓度系统,获取了NO2有效吸收截面,探讨了水蒸气等气体的测量干扰,通过频率扫描拟合得到了1.35 kHz的谐振频率.采用内部抛光的铝制圆柱空腔作为光声谐振腔(内径为8 mm,长为120 mm),系统优化了腔体、窗片和电源等影响因素,分析了降低本底噪声、提高信噪比的方法,噪声信号可降至0.02 μV.设计了两级缓冲结构,显著抑制了流量噪声的影响,提高了系统的稳定性.系统的标定梯度曲线经过线性拟合后的斜率为0.016 μV/ppb,R2为0.998,在60 s平均时间下,系统NO2探测限为3.67 ppb(3σ).为了证实系统的测量结果,将其与二极管激光腔衰荡光谱系统同步对比测量大气NO2浓度,二者线性拟合后的斜率为0.94±0.009,截距为1.89±0.18,相关系数为0.87,一致性较好.实验结果表明,该系统实现了ppb量级NO2浓度的低成本在线探测,可用于NO2浓度外场的实时检测.

关键词：光声光谱、痕量气体探测、低功率蓝光二极管、两级缓冲

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资助基金：国家自然科学基金91644107,61575206,61805257;国家重点研发计划2017YFC0209401,2017YFC0209403,2017YFC0209902;安徽省高校优秀青年人才支持计划项目2019年靳华伟资助的课题

在线出版日期：2019-06-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：109-116