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Near-ultraviolet Incoherent Broadband Cavity Enhanced Absorption Spectroscopy for OCIO and CH20 in Cl-initiated Photooxidation Experiment 被引量:1
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作者 董美丽 赵卫雄 +6 位作者 黄明强 陈卫东 胡长进 顾学军 裴世鑫 黄伟 张为俊 《Chinese Journal of Chemical Physics》 SCIE CAS CSCD 2013年第2期133-139,I0003,共8页
Chlorine dioxide (OC10) is an important indicator for Cl-activation. The monitoring of OC10 appears to be crucial for understanding the chemistry of Cl-initialed oxidation and its impact on air quality in polluted c... Chlorine dioxide (OC10) is an important indicator for Cl-activation. The monitoring of OC10 appears to be crucial for understanding the chemistry of Cl-initialed oxidation and its impact on air quality in polluted coastal regions and industrialized areas. We report the development of a Xe arc lamp based near-ultraviolet (335-375 nm) incoherent broad- band cavity enhanced absorption spectroscopy (IBBCEAS) spectrometer for quantitative assessment of OC10 in an atmospheric simulation chamber. The important intermediate compound CH20, and other key atmospheric trace species (NO2) were also simultaneously measured. The instrumental performance shows a strong potential of this kind of IBBCEAS instrument for field and laboratory studies of atmospheric halogen chemistry. 展开更多
关键词 Incoherent broadband cavity enhanced absorption spectroscopy Near-ultraviolet OCIO CH20
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Optical Frequency Comb-Based Cavity-Enhanced Fourier-Transform Spectroscopy:Application to Collisional Line-Shape Study
2
作者 Akiko Nishiyama Grzegorz Kowzan +2 位作者 Dominik Charczun Ryszard S.Trawinski Piotr Mas lowski 《Chinese Journal of Chemical Physics》 SCIE CAS CSCD 2020年第1期23-30,共8页
Direct-comb spectroscopy techniques uses optical frequency combs(OFCs)as spectroscopic light source.They deliver high sensitivity,high frequency resolution and precision in a broad spectral range.Due to these features... Direct-comb spectroscopy techniques uses optical frequency combs(OFCs)as spectroscopic light source.They deliver high sensitivity,high frequency resolution and precision in a broad spectral range.Due to these features,the field has burgeoned in recent years.In this work we constructed an OFC-based cavity-enhanced Fourier-transform spectrometer in the nearinfrared region and used it for a line-shape study of rovibrational transitions of CO perturbed by Ar.The highly sensitive measurements spanned the wavenumber range from 6270 cm^-1 to 6410 cm^-1,which covered both P and R branch of the second overtone band of CO.The spectrometer delivers high-resolution surpassing the Fourier-transform resolution limit determined by interferogram length,successfully removing ringing and broadening effects caused by instrumental line shape function.The instrumental-line-shape-free method and high signal-to-noise ratio in the measurement allowed us to observe collisional effects beyond those described by the Voigt profile.We retrieved collisional line-shape parameters by fitting the speed-dependent Voigt profile and found good agreement with the values given by precise cavity ring-down spectroscopy measurements that used a continuous-wave laser referenced to a stabilized OFC.The results demonstrate that OFC-based cavity-enhanced Fouriertransform spectroscopy is a strong tool for accurate line-shape studies that will be crucial for future spectral databases. 展开更多
关键词 Carbon monoxide Spectral lineshapes Optical frequency comb cavity enhanced absorption spectroscopy Fourier-transform spectroscopy
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Analysis of the influence of various effects on frequency shifts of the acetylene saturated absorption lines 被引量:1
3
作者 董磊 张雷 +2 位作者 窦海鹏 尹王保 贾锁堂 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2008年第1期152-157,共6页
Frequency shifts of the acetylene saturated absorption lines at 1.5μm with temperature, gas pressure and laser power have been investigated in detail. The second-order Doppler effect, the recoil effect, the Zeeman ef... Frequency shifts of the acetylene saturated absorption lines at 1.5μm with temperature, gas pressure and laser power have been investigated in detail. The second-order Doppler effect, the recoil effect, the Zeeman effect, the pressure shift and the power shift are taken into consideration. The magnitudes of those shifts caused by various effects are evaluated. In order to reproduce the stability of 5.7 × 10^-14 obtained by Edwards, all necessary conditions are given. The results show that when there is a larger external magnetic field, the Zeeman shift could not be neglected, so that the shield should be employed. And the design of a long cavity is advantageous to reduce the influence of the second-order Doppler effect. The results also show that at least 4-2.5℃ temperature control for cavity can effectively prevent several effects and improve the frequency stability. 展开更多
关键词 frequency shifts sub-Doppler spectroscopy ACETYLENE cavity-enhanced absorption technique
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基于不同宽带非相干光源的甲烷浓度测量研究
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作者 王禹涵 王坤阳 +3 位作者 徐时清 张军杰 王世锋 郭杰 《中国计量大学学报》 2024年第1期53-57,128,共6页
目的:研究非相干宽带腔增强吸收光谱(IBBCEAS)技术中所应用的不同类型宽带光源的性能差异对系统输出信号的影响。方法:搭建了直径2.54 cm,长30 cm的气池,通入体积分数为99.99%的甲烷气体,分别采用非相干宽带卤素光源和超连续谱光源入射... 目的:研究非相干宽带腔增强吸收光谱(IBBCEAS)技术中所应用的不同类型宽带光源的性能差异对系统输出信号的影响。方法:搭建了直径2.54 cm,长30 cm的气池,通入体积分数为99.99%的甲烷气体,分别采用非相干宽带卤素光源和超连续谱光源入射气池,通过光纤准直器耦合出射光进入近红外多模光纤,光纤接入近红外光谱仪测量吸收光谱。结果:两种光源的光学密度谱线对比显示超连续谱光源的光学噪声远大于卤素光源,其主要原因为超连续谱光源内部温度控制欠稳定导致输出功率在频域上出现较大波动造成的基线偏移。结论:相较于卤素光源,超连续谱光源具有光功率高,空间相干性好等诸多优点,但由于温度控制原因所导致的光功率输出不够稳定,导致该光源在IBBCEAS系统中的应用受到一定限制。 展开更多
关键词 非相干宽带腔增强吸收光谱技术 超连续谱光源 甲烷浓度检测 矿井安全
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腔增强/衰荡光谱应用于气溶胶消光检测研究进展 被引量:12
5
作者 徐学哲 赵卫雄 +6 位作者 董美丽 顾学军 胡长进 盖艳波 高晓明 黄伟 张为俊 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期477-488,共12页
腔增强/衰荡吸收光谱技术,是目前应用最广泛的气溶胶光学特性原位测量方法之一,由于其原位、实时特性,测量过程中气溶胶状态不会发生改变,测量具有代表性,近些年来已经开始作为各种仪器综合比对实验中使用的参考标准。在经过近30年的发... 腔增强/衰荡吸收光谱技术,是目前应用最广泛的气溶胶光学特性原位测量方法之一,由于其原位、实时特性,测量过程中气溶胶状态不会发生改变,测量具有代表性,近些年来已经开始作为各种仪器综合比对实验中使用的参考标准。在经过近30年的发展后,相关技术发展日益成熟。对腔增强/衰荡吸收光谱技术的发展及其在气溶胶光学特性测量方面的应用研究做了简要的回顾。 展开更多
关键词 光谱学 气溶胶消光 腔增强吸收光谱技术 腔衰荡吸收光谱技术
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基于LED的非相干宽带腔增强吸收光谱技术 被引量:7
6
作者 吴涛 赵卫雄 +3 位作者 李劲松 张为俊 陈卫东 高晓明 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第11期2469-2472,共4页
介绍了基于可见光波段高功率LED作为光源的高灵敏度宽带腔增强吸收光谱技术,该系统的探测灵敏度通过测量NO2在472.3~479.3 nm范围内的吸收得到验证。将中心波长为457 nm的高功率LED发出的宽带非相干光耦合进入92.5 cm长、由两片高反射... 介绍了基于可见光波段高功率LED作为光源的高灵敏度宽带腔增强吸收光谱技术,该系统的探测灵敏度通过测量NO2在472.3~479.3 nm范围内的吸收得到验证。将中心波长为457 nm的高功率LED发出的宽带非相干光耦合进入92.5 cm长、由两片高反射率透镜组成的高精度光学谐振腔内,使用CCD光谱仪(HR2000)测量透过光学腔的光强信号。腔镜在472.3~479.3 nm波长范围内的反射率通过O2-O2聚合物的吸收确定,实验测量了一系列低浓度NO2气体样品,采用差分光谱拟合技术在80 s的平均时间内NO2浓度反演的统计不确定性约为3.1 ppb(ng.mL-1)。 展开更多
关键词 光谱学 腔增强吸收光谱 LED光源
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光反馈腔增强吸收光谱技术的痕量乙烷检测研究 被引量:5
7
作者 万福 陈伟根 +4 位作者 顾朝亮 邹经鑫 杜玲玲 漆薇 周渠 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期2792-2796,共5页
乙烷是电力变压器油中溶解的主要故障特征气体之一,其高精度、高灵敏度检测是进行油中溶解气体分析的关键。基于光反馈原理及腔增强吸收光谱技术,结合量子级联激光器,建立了一套变压器油中溶解乙烷气体检测系统。基于腔内单腔模对称理论... 乙烷是电力变压器油中溶解的主要故障特征气体之一,其高精度、高灵敏度检测是进行油中溶解气体分析的关键。基于光反馈原理及腔增强吸收光谱技术,结合量子级联激光器,建立了一套变压器油中溶解乙烷气体检测系统。基于腔内单腔模对称理论,通过LabVIEW编程来实现反馈光与腔谐振的相位匹配。研究并实现了光学反馈效应(激光将在延迟一定的时间后,返回激光腔并锁定腔模式共振频率)、偶数和奇数模式效应(交替出现强度较大和较小的腔模式)、激光器阈值电流降低效应(约1.2mA)。利用腔衰荡光谱检测技术测得的系统有效反射率、腔品质因素分别为99.978%和7138.4,系统光谱分辨率达到0.005 2cm-1。标准大气压、温度20℃下,1s的积分时间内,对乙烷PQ3吸收线进行检测,系统检测准确率及检测极限分别达到95.72%±0.17%和(1.97±0.06)×10-3μL·L-1,满足了变压器油中溶解乙烷气体检测的需要。 展开更多
关键词 腔增强吸收光谱技术 光学反馈 乙烷 溶解气体分析
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NO_2分子高灵敏度痕量探测技术研究 被引量:6
8
作者 董美丽 徐学哲 +6 位作者 赵卫雄 顾学军 胡长进 盖艳波 高晓明 黄伟 张为俊 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期264-269,共6页
搭建了一台基于蓝光LED的非相干宽带腔增强吸收光谱系统,并将其应用于NO2分子的高灵敏度痕量探测研究。在3s采样时间下,系统探测灵敏度为3.2×10-9 cm-1(1σ),对应NO2的探测极限约为187pmol/mol。利用Allan方差对系统最佳采样时间... 搭建了一台基于蓝光LED的非相干宽带腔增强吸收光谱系统,并将其应用于NO2分子的高灵敏度痕量探测研究。在3s采样时间下,系统探测灵敏度为3.2×10-9 cm-1(1σ),对应NO2的探测极限约为187pmol/mol。利用Allan方差对系统最佳采样时间及系统稳定性进行分析,当采样时间延长至30s时,系统的探测极限可提高至44pmol/mol。将该系统应用于实际大气中NO2的连续测量,其测量结果与商业化NOx分析仪(Thermo 42i)进行了比对测试。 展开更多
关键词 激光光谱 非相干宽带腔增强吸收光谱 NO2分子 高灵敏度痕量探测
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基于腔增强吸收光谱技术的气体探测研究 被引量:4
9
作者 裴世鑫 崔芬萍 +2 位作者 宋标 王明 李传起 《南京信息工程大学学报(自然科学版)》 CAS 2009年第3期193-198,共6页
以近红外可调谐半导体激光器为光源,以反射率为99.7%左右的平凹镜组成的稳定光学谐振腔作吸收池,构建起一套腔增强吸收光谱(CEAS)系统;以二氧化碳气体(CO2)、一氧化碳气体(CO)、甲烷气体(CH4)以及一氧化碳和二氧化碳的混合气体为样品,... 以近红外可调谐半导体激光器为光源,以反射率为99.7%左右的平凹镜组成的稳定光学谐振腔作吸收池,构建起一套腔增强吸收光谱(CEAS)系统;以二氧化碳气体(CO2)、一氧化碳气体(CO)、甲烷气体(CH4)以及一氧化碳和二氧化碳的混合气体为样品,利用分子在近红外波段的特征吸收,研究了在近红外波段用CEAS技术探测CO、CO2、CH4等气体的可行性;同时也对基于可调谐半导体激光器的CEAS系统中激光器的波长定标、谐振腔(吸收池)的透射特征等做了研究,获得了CO、CO2、CH4以及CO和CO2混合气体的特征吸收谱,最后对CEAS技术在定量测量方面的能力做了研究.研究结果表明,CEAS技术的探测灵敏度可达5.687×10-7cm-1,是一种装置简单、操作方便、灵敏度高、稳定性好的定量吸收光谱技术. 展开更多
关键词 光谱学 腔增强吸收光谱 灵敏度 可调谐半导体激光器
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用于化学激光器的腔增强吸收光谱测量 被引量:3
10
作者 李留成 多丽萍 +6 位作者 王元虎 唐书凯 于海军 马艳华 张治国 金玉奇 宫德宇 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期26-30,共5页
燃烧驱动氟化氢化学激光体系中有一些关键基态物种(如DF等)可用于表征燃烧室工作状态,为了控制HF振动激发态的弛豫过程还需要加入少量的碰撞伴侣物种(如SF6、NH3、H2O等),另一些关键物种(如NF(a)等)则可能会与HF振动激发态发生传能过程... 燃烧驱动氟化氢化学激光体系中有一些关键基态物种(如DF等)可用于表征燃烧室工作状态,为了控制HF振动激发态的弛豫过程还需要加入少量的碰撞伴侣物种(如SF6、NH3、H2O等),另一些关键物种(如NF(a)等)则可能会与HF振动激发态发生传能过程,然而不幸的是这些物种的吸收较小。为了利用吸收光谱对这些弱吸收的关键基态物种进行研究,建立了基于离轴式布局的腔增强吸收光谱装置,该装置由光源部分、谐振腔部分和光电接收部分组成,其中谐振腔部分处于真空仓内。为了验证该装置的性能,测量了痕量氨气和水汽的吸收光谱。实验结果表明:该装置的等噪声吸收系数达到了1.6×10-8cm-1,表明该装置可以用于氟化氢化学激光器中关键痕量物种的测量诊断工作。 展开更多
关键词 腔增强吸收光谱 燃烧驱动 氟化氢 化学激光器 氨气
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差频中红外吸收光谱应用于油中溶解气体分析 被引量:6
11
作者 陈伟根 万福 +2 位作者 高拓宇 顾朝亮 廖超 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第18期4833-4839,共7页
高准确度、高灵敏度检测故障特征气体是基于油中溶解气体分析的变压器早期潜伏性故障诊断的关键。基于差频中红外及离轴腔增强吸收光谱技术,搭建了一个变压器油中溶解气体检测系统。以故障混合气体中浓度为0.5μL/L的C2H4为代表,验证了... 高准确度、高灵敏度检测故障特征气体是基于油中溶解气体分析的变压器早期潜伏性故障诊断的关键。基于差频中红外及离轴腔增强吸收光谱技术,搭建了一个变压器油中溶解气体检测系统。以故障混合气体中浓度为0.5μL/L的C2H4为代表,验证了该系统的检测特性。选取1 583.0 nm信号源及1 063.8 nm抽运源,利用非线性光学周期极化铌酸锂晶体,结合准相位匹配技术,差频产生了3.245μm(对应C2H4的基频吸收线3 081.001 6 cm-1)的中红外相干光:最大输出功率为288μW,最大调谐范围为35 cm-1。气体压强100 Torr下,系统对于气体C2H4的最低吸收系数及检测下限分别为7.39×10-10 cm-1及0.014 4μL/L,很好地满足了变压器油中溶解乙烯检测极限值(0.5μL/L)的需要,分析和证明了气体压强对C2H4的吸收峰值、系统最低吸收系数及检测下限的影响。该研究结果为基于差频中红外吸收光谱的变压器油中溶解气体带电检测提供了理论依据和技术支撑。 展开更多
关键词 油中溶解气体分析 特征吸收谱线 差频中红外 准相位匹配 离轴腔增强吸收光谱
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腔增强吸收光谱技术中镜片反射率的标定 被引量:2
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作者 段俊 秦敏(指导) +4 位作者 卢雪 沈兰兰 方武 谢品华 刘文清 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期113-116,共4页
为确定光学腔内高反射率镜片的反射率随波长的变化,分别采用不同气体瑞利散射的差异性和已知浓度的吸收气体对同一对高反射率镜片的反射率随波长变化曲线进行标定.结果表明:高反射率镜片在359~380nm光谱区间内反射率曲线为0.99962~0.99... 为确定光学腔内高反射率镜片的反射率随波长的变化,分别采用不同气体瑞利散射的差异性和已知浓度的吸收气体对同一对高反射率镜片的反射率随波长变化曲线进行标定.结果表明:高反射率镜片在359~380nm光谱区间内反射率曲线为0.99962~0.99990,两种方法标定结果的相关系数达到0.998,具有较高的一致性.用腔增强吸收光谱实验装置与商用氮氧化物分析仪同时对实际大气NO2进行测量,验证了镜片反射率标定的准确性. 展开更多
关键词 腔增强吸收光谱 镜片反射率 标定方法 瑞利散射 NO2
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宽带腔增强吸收光谱法测量大气No2定标方法研究 被引量:4
13
作者 凌六一 韦颖 +2 位作者 黄友锐 胡仁志 谢品华 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期670-675,共6页
非相干宽带腔增强吸收光谱法定量探测大气痕量气体浓度需要准确定标。以定量探测大气NO_2为目的,建立了基于蓝色发光二极管光源的非相干宽带腔增强吸收光谱测量系统,研究了(1)仅使用浓度已知的NO_2吸收光谱、(2)同时使用浓度已知的NO_2... 非相干宽带腔增强吸收光谱法定量探测大气痕量气体浓度需要准确定标。以定量探测大气NO_2为目的,建立了基于蓝色发光二极管光源的非相干宽带腔增强吸收光谱测量系统,研究了(1)仅使用浓度已知的NO_2吸收光谱、(2)同时使用浓度已知的NO_2和纯氧气中氧气二聚体O_2—O_2吸收光谱、(3)利用纯氮气和纯氦气的瑞利散射消光差异等三种方法,分别获取非相干宽带腔增强吸收光谱在430~490nm波段的镜片反射率定标曲线。三种方法得到的镜片反射率最大值对应波长均约为460nm,但这些最大值存在一定差异,分别为0.999 25,0.999 33和0.999 37。利用NO_2样气吸收测量对比了三种定标方法,发现方法(1)与另外两种方法的测量结果不一致性分别约为14%和19%,而后两种方法所测结果的不一致性仅为4%。测量结果表明,NO_2标准气体浓度的不准确性以及壁损耗等因素恶化了方法(1)的定标精度,应尽量避免使用该定标方法。通过对实际大气中NO_2和O_2—O_2在440~485nm波段内的同时测量,进一步验证了非相干宽带腔增强吸收光谱法的高灵敏度以及所用标定方法的有效性。 展开更多
关键词 非相干宽带腔增强吸收光谱 大气No2 定标方法 发光二极管
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基于V型腔增强吸收光谱技术的一氧化碳检测研究 被引量:1
14
作者 万福 陈伟根 +4 位作者 漆薇 邹经鑫 顾朝亮 杜玲玲 陈曦 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期744-749,共6页
论文基于光反馈原理及V型增强腔技术,结合量子串级激光器,搭建了CO吸收光谱检测系统.研究并实现了光反馈效应(反馈相位自动可调)、偶数和奇数腔模式效应、激光器阈值电流降低效应.系统有效反射率达到99.979%,在物理长度为47 cm的光腔内... 论文基于光反馈原理及V型增强腔技术,结合量子串级激光器,搭建了CO吸收光谱检测系统.研究并实现了光反馈效应(反馈相位自动可调)、偶数和奇数腔模式效应、激光器阈值电流降低效应.系统有效反射率达到99.979%,在物理长度为47 cm的光腔内实现了4.48 km有效吸收路径.通过自动调节V型腔长,使光谱分辨率从0.005 3 cm^(-1)提高到0.001 1 cm^(-1).通过阿伦方差分析,确定了最高信噪比的积分时间为53 s.气体压强40 torr,温度20°C时,系统对CO(R(6)吸收线)检测准确度及检测极限分别达到(97.79±0.07)%和(0.49±0.04)ppb.也分析和证明了气体压强对CO的峰值吸收强度、检测准确度及检测极限的影响. 展开更多
关键词 腔增强吸收光谱 光学反馈 一氧化碳
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N_2O的近红外腔增强吸收光谱技术研究 被引量:5
15
作者 吴志伟 董燕婷 周卫东 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期2081-2084,共4页
以外腔式可调谐、窄线宽近红外半导体激光为光源,以一对曲率半径r=1 000mm的宽带高反射率平凹镜(反射率R=99.97%)构成的腔长为650mm的对称高精度光学稳定腔,建立了腔增强吸收光谱系统。详细研究了纯净N2O气体、以及N2O和N2的混合气体在... 以外腔式可调谐、窄线宽近红外半导体激光为光源,以一对曲率半径r=1 000mm的宽带高反射率平凹镜(反射率R=99.97%)构成的腔长为650mm的对称高精度光学稳定腔,建立了腔增强吸收光谱系统。详细研究了纯净N2O气体、以及N2O和N2的混合气体在不同浓度和不同气压下、中心波长位于6 561.39cm-1的腔增强吸收光谱、光谱强度和谱线宽度,该腔增强吸收光谱系统的有效吸收光程可达1 460km。获得了光谱线宽与气体压强的关系曲线,导出了波数6 561.39cm-1处N2对N2O的压力展宽系数为(0.114±0.004)cm-1·atm-1。采用该腔增强吸收光谱系统,开展了N2O气体检测研究,建立可用于定量检测的N2O气体腔增强吸收光谱强度与气体浓度关系曲线,获得了2.34×10-7cm-1的检测灵敏度,多次重复测量的相对标准偏差(RSD)为1.73%,在微量N2O气体检测中具有很好的应用前景。 展开更多
关键词 离轴入射腔增强光谱 光谱展宽
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烟雾箱内甲烷气体的腔增强吸收光谱 被引量:1
16
作者 裴世鑫 崔芬萍 《西北师范大学学报(自然科学版)》 CAS 2008年第3期61-65,共5页
用DFB半导体激光器作光源的腔增强吸收光谱(CEAS)技术测量了烟雾箱中甲烷气体在近红外波段的光谱吸收,获得了烟雾箱内甲烷气体在1315 nm附近的吸收光谱;将测得的光谱数据与Hitran 2004数据库给出的光谱参数做了比较,发现了几条尚未被Hit... 用DFB半导体激光器作光源的腔增强吸收光谱(CEAS)技术测量了烟雾箱中甲烷气体在近红外波段的光谱吸收,获得了烟雾箱内甲烷气体在1315 nm附近的吸收光谱;将测得的光谱数据与Hitran 2004数据库给出的光谱参数做了比较,发现了几条尚未被Hitran 2004数据库收入的甲烷分子的新谱线;同时对CEAS技术定量测量烟雾箱内甲烷气体的能力和稳定性做了研究.结果表明,CEAS技术完全可以用来测量烟雾箱内甲烷气体的吸收光谱,可以作为烟雾箱检测方法的一种补充. 展开更多
关键词 光谱学 腔增强吸收光谱 烟雾箱 可调谐半导体激光
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基于O2-O2吸收的非相干宽带腔增强吸收光谱浓度反演方法研究
17
作者 凌六一 谢品华 +5 位作者 林攀攀 黄友锐 秦敏 段俊 胡仁志 吴丰成 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第13期82-88,共7页
针对传统非相干宽带腔增强吸收光谱浓度反演方法的定量结果易受镜片反射率标定误差的影响问题,提出了一种基于测量大气O2-O2吸收的浓度反演方法.该方法是将非相干宽带腔增强吸收光谱技术的光学增强腔等效成吸收光程不随波长变化的多次... 针对传统非相干宽带腔增强吸收光谱浓度反演方法的定量结果易受镜片反射率标定误差的影响问题,提出了一种基于测量大气O2-O2吸收的浓度反演方法.该方法是将非相干宽带腔增强吸收光谱技术的光学增强腔等效成吸收光程不随波长变化的多次反射池,首先根据测得的宽带腔增强大气吸收谱和参考谱计算出光学厚度,并应用差分光学吸收光谱算法拟合修正后的气体吸收截面到光学厚度,反演得到大气中O2-O2以及被测气体的柱浓度,然后根据O2-O2在大气中的含量已知且相对稳定这一特性,确定出等效多次反射池的吸收光程,最后从被测气体的柱浓度中扣除吸收光程信息得到被测气体的浓度值.以监测大气中NO2实验为例,应用该方法在454—487 nm波段反演得到了大气NO2的浓度(1—30 ppbv范围内),并将反演结果与传统浓度反演方法的结果进行了对比,发现两者的不一致性在7%以内.实验结果表明,非相干宽带腔增强吸收光谱技术可以利用大气O2-O2的吸收来定量其他被测气体的浓度,而且定量结果对镜片反射率的标定误差不敏感. 展开更多
关键词 非相干宽带腔增强吸收光谱技术 浓度反演 大气O2-O2 NO2探测
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机器学习的IBBCEAS光谱反演波段优化
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作者 凌六一 黄友锐 +3 位作者 王成军 胡仁志 李昂 谢品华 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1869-1873,共5页
非相干宽带腔增强吸收光谱技术(IBBCEAS)利用高精密谐振腔增强吸收光程,实现对痕量气体的高灵敏探测。目前,IBBCEAS技术主要采用发光二极管(LED)作为非相干光源。当谐振腔镜片反射率曲线与带宽有限的LED辐射谱不能很好匹配时,光谱反演... 非相干宽带腔增强吸收光谱技术(IBBCEAS)利用高精密谐振腔增强吸收光程,实现对痕量气体的高灵敏探测。目前,IBBCEAS技术主要采用发光二极管(LED)作为非相干光源。当谐振腔镜片反射率曲线与带宽有限的LED辐射谱不能很好匹配时,光谱反演波段选择不当可能会对被测气体浓度拟合结果产生较大偏差。以定量探测大气NO_(2)浓度为例,分析了IBBCEAS光谱反演波段对NO_(2)拟合结果的影响,发现当反演波段宽度窄到一定程度后,NO_(2)浓度拟合相对误差会迅速增加。为此,提出了一种基于RBF神经网络结合遗传算法的机器学习IBBCEAS光谱反演波段优化方法,以使浓度拟合误差达到最小。在430~480 nm待选波段内,选择各种宽度和中心波长的子波段作为反演波段,分别进行NO_(2)浓度拟合,以此获得435个样本数据,并将样本数据按照4∶1比例分成学习样本和测试样本,分别用于RBF神经网络学习训练和测试,得到输入参数“反演波段的起始波长与截止波长”与输出参数“浓度拟合相对误差”之间的非线性映射关系。使用遗传算法搜索最优反演波段,将反演波段的起始波长和截止波长组合进行个体编码,随机产生若干个体形成种群。以RBF神经网络的输出(即浓度拟合相对误差)作为个体适应度,经过多代种群进化过程后,获得适应度最优个体,即获得最优反演波段。在种群规模为100个体,种群进化最大代数为100的情况下,当种群进化第61代时,最优个体出现,对应的最优适应度为3.584%,最优反演波段为445.78~479.44 nm。选择相同带宽的其他4个典型反演波段,与最优反演波段下的NO_(2)拟合结果进行了对比。结果显示,在最优反演波段下,无论是拟合误差、相对拟合误差还是拟合残差标准偏差,均低于其他4个反演波段,光谱拟合质量达到最优。结果表明,利用机器学习来确定IBBCEAS最优反演波段是可行的。 展开更多
关键词 非相干宽带腔增强吸收光谱 优化 反演波段 机器学习 遗传算法
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采用离轴入射的腔增强吸收光谱研究
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作者 龙精明 周卫东 +3 位作者 邵杰 李科学 陈巧玲 沈沁梅 《光学与光电技术》 2010年第4期72-75,共4页
为了改善腔增强吸收光谱的探测灵敏度和光谱分辨率,通过将激光光束离轴注入光学谐振腔中,减小了谐振腔内振荡,提高了模式密度,使得谐振腔被近似看作为"怀特池"。采用记录波长在扫描过程中实际变化的方法,对光谱数据进行了非... 为了改善腔增强吸收光谱的探测灵敏度和光谱分辨率,通过将激光光束离轴注入光学谐振腔中,减小了谐振腔内振荡,提高了模式密度,使得谐振腔被近似看作为"怀特池"。采用记录波长在扫描过程中实际变化的方法,对光谱数据进行了非线性校正,省去了参考光路的布置,简化了实验光路。对二氧化碳在1.572μm处的一条弱吸收谱线进行了测量,得到了大小为1.98×10^(-7)cm^(-1)的最小探测灵敏度。实验结果表明同等实验条件下,光束离轴入射时比正轴入射时的腔增强吸收光谱具有更高的信噪比和光谱分辨率。 展开更多
关键词 光谱学 腔增强吸收光谱 离轴入射 二氧化碳
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NH3的腔增强吸收光谱检测技术 被引量:2
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作者 宫德宇 李留成 +5 位作者 厉宝增 多丽萍 王元虎 马艳华 张治国 金玉奇 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期664-668,共5页
为了研究腔增强吸收光谱技术是否能用于NH_3气体浓度的检测,采用扫描腔长的方法,以分布反馈式可调谐半导体激光器作光源,用两块高反射率平凹透镜(反射率约为99.9%,曲率半径约为1m)组成的光学谐振腔作吸收池,搭建腔增强吸收光谱装置。在3... 为了研究腔增强吸收光谱技术是否能用于NH_3气体浓度的检测,采用扫描腔长的方法,以分布反馈式可调谐半导体激光器作光源,用两块高反射率平凹透镜(反射率约为99.9%,曲率半径约为1m)组成的光学谐振腔作吸收池,搭建腔增强吸收光谱装置。在34cm长的吸收池内测量NH_3气体分子在1.5μm附近的弱吸收谱线;通过不断增加NH_3气体浓度来改变腔内压强,每充入一次NH_3都测量并保存一次吸收光谱。通过数据处理,分析谱线宽度随气体浓度变化的关系以及吸收度随腔内压强增加的变化情况,发现都能呈现出良好的线性关系,并对残差噪声进行统计分析,得到了3.3×10^(-8)cm^(-1)的最小探测灵敏度。结果表明,高探测灵敏度的腔增强吸收光谱技术,可以实现NH_3气体浓度的测量,并能得到较好的探测精度。 展开更多
关键词 光谱学 氨气 腔增强吸收光谱 灵敏度
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