基于7.6 m量子级联激光的光声光谱探测N2O气体

近年来，气候变化对地球的生态环境产生严重影响，而大气温室气体在气候变化中具有重要的作用.一氧化二氮（N2O）作为一种重要的温室气体，其浓度变化对大气环境产生重要影响，因此对其浓度的探测在大气环境研究中具有重要意义.本文开展了基于中国自主研发的7.6 m中红外量子级联激光的共振型光声光谱探测N2O的研究，建立了N2O光声光谱传感实验系统.此系统在传统的光声光谱探测的基础上优化改进，采用双光束增强的方式，增加了有效光功率，进一步提高了系统的探测灵敏度.探测系统以1307.66 cm-1处的N2O吸收谱线作为探测对象，结合波长调制技术对N2O气体进行探测研究.通过对一定浓度的N2O气体在不同调制频率和调制振幅的光声信号的探测，确定了系统的最佳调制频率和调制振幅分别为800 Hz和90 mV.在最优实验条件下对不同浓度的N2O气体进行了测量，获得了系统的信号浓度定标曲线.实验表明，在锁相积分时间为30 ms时，系统的浓度探测极限为15010-9.通过100次平均后，系统噪声进一步降低，实现了大气N2O的探测，浓度探测极限达到了3710-9.