三乙胺辅助镁沉淀-真空萃取-波长扫描光腔衰荡光谱法测定高盐水中氢和氧同位素组成

本研究采用三乙胺辅助镁沉淀去除样品里的镁离子;真空萃取水样后,采用波长扫描光腔衰荡光谱法(WS-CRDS)测定,建立了精确测定高盐水样中氢和氧同位素(δ^(18)O和δ^(2)H)的方法。结果表明,样品里加入2%的三乙胺辅助镁沉淀,导致氧同位素分馏在±0.1‰以内,氢同位素分馏在±0.3‰以内,说明在仪器的分析精度范围内三乙胺辅助镁沉淀是可行的。样品用量及沉淀时间对镁的去除率影响不大,实验选择样品用量为10 mL,沉淀1 h。在优化的实验条件下,对实际高盐水样和标准海水样品IAPSO进行了测定,同时采用热转换元素分析-气体稳定同位素比质谱法(TC/EA-IRMS)进行验证,2个方法的测定结果具有一致性。该脱盐方法处理过程简单,克服了高盐水样品中溶解盐对氢和氧同位素测试的影响,适用于对各种类型和来源的高盐溶液进行氢和氧同位素分析。

光腔衰荡光谱法测定质子交换膜燃料电池用氢气中的痕量氨

氨是质子交换膜燃料电池用氢气杂质控制中的一项重要指标,但现行检测方法存在检测限高或前处理繁琐等问题。为提升检测灵敏度和效率,应用光腔衰荡光谱技术对质子交换膜燃料电池用氢气中痕量氨进行测定。实验结果表明:光腔衰荡光谱法的测定结果受管路死体积及测试压力影响较小;光腔衰荡光谱法的平衡时间受管路死体积及测试流量影响较大。在氨摩尔分数0.01~10.20μmol/mol范围内该方法具有良好的准确性,不受质子交换膜燃料电池用氢气中水、硫化氢、一氧化碳等杂质的干扰,是一种操作简便、灵敏度高、准确性好的测试方法,对完善燃料电池车用氢气质量管理体系具有一定意义。

基于傅里叶变换的波长扫描腔衰荡光谱

连续波腔衰荡光谱(CW-CRDS)采用腔长扫描方式,光谱间隔可任意长,适合弱吸收条件下气体参数或谱线参数的精确测量. CW-CRDS腔长扫描可使任意波长激光耦合进腔,此时激光波长波动会降低光谱的信噪比.为此,本文提出了一种基于傅里叶变换的、快速波长扫描的CRDS方法(FTS-CRDS),该方法在高速扫腔的同时连续扫描激光波长,得到周期性的蕴含气体吸收信息的衰荡时间,然后对其进行傅里叶变换,提取其特征频率以精确复现气体吸收光谱. FTS-CRDS能有效消除激光波长波动等导致的光谱噪声,提升复杂线型中谱线参数的测量精度,且无需采用波长计实时测量激光绝对波长,可使测量系统更紧凑、经济.实验采用低压下CO分子的6371.299 cm^–1和6374.406 cm^–1谱线对该方法进行了验证,相比CW-CRDS,该方法有效消除了激光波长波动导致的谱线两翼处噪声,光谱信噪比提高了4倍以上;测得的谱线参数与CW-CRDS一致,但具有更小的测量不确定度.

浅析波长扫描光腔衰荡光谱技术

波长扫描腔衰荡光谱技术是一种新型的光谱检测方法,由于该技术具有吸收光程长,不受光源强度起伏影响的特点,因而受到国内外的广泛重视,已被应用于监测分子及原子体系。波长扫描光腔衰荡光谱技术在痕量元素监测分析中的应用,证明它完全可以在通用的原子吸收分光光度计上实现。它的主要用途是进行多元素分析。能够带来一些其它的扩展功能,是一种很有发展前途的新技术。

光腔衰荡光谱法中衰荡时间的优化提取

采用列文伯格-马夸尔特算法(L-M)和最小二乘法(LS)对带有高斯白噪音的两种模拟衰荡信号进行了拟合分析.结果表明:L-M相对于LS所得结果更准确,相对误差更小,抗噪音能力更强,且重复性更好.搭建了两种光腔衰荡光谱法系统,分别得到连续和脉冲衰荡信号,依据理论分析结果对实验数据进行了处理,所得结论与模拟结果一致.

光腔衰荡光谱法测定气体中微痕量水不确定度评估

介绍了基于光腔衰荡光谱法测定气体中的微量水的方法原理，该方法适用于含量为0．2×10^-9～20×10^-6mol／mol的所有气体中水分的测定。建立了光谱分析法的原始数学模型，对测定方法的不确定度进行了评估，结果表明该方法的扩展不确定度为（8～20）×10^-9mol／mol（k=2，P=95％）。

快速腔长扫描光腔衰荡光谱仪及其在痕量气体测量中的应用

基于PZT快速腔长扫描技术和可调谐连续DFB激光器,搭建了一套快速腔长扫描光腔衰荡光谱探测装置,通过PZT快速腔长扫描实现激光单纵模与光腔纵模的模式匹配与破坏,以完成腔内光信号的独立衰减以及对此衰减过程快慢的测量.实验表明该装置不仅测量灵敏度高达10^(-9)量级,而且稳定性强,装置简单且易于操作。通过对CH_4气体在1653.72 nm附近的吸收光谱测量,并用HITRAN数据库模拟校准,验证了该装置的定量测量能力。利用该装置通过固定激光波长测量吸收峰中心值方法对大气中CH_4气体含量变化进行了探测.

基于有限元的衰荡光腔内温度分布仿真

衰荡光腔受温度影响长度变化使腔内光斑模式改变,影响测量精度,为达到衰荡光腔内温度均匀分布,利用仿真平台,对控温箱体内加热片发热功率进行仿真计算。首先设计控温箱体几何模型,确定热传导模型和边界条件,通过有限元分析初步确定控温箱体内温度分布;然后通过参数化扫描和迭代运算,优化控温箱体温度场分布,得到均匀化温度分布所需的各加热片最佳工作功率。通过测试,控温箱体内最大温差小于0.06℃,沿衰荡光腔方向,温差小于0.002℃,达到±0.0005℃的控温精度,满足衰荡光腔内温度变化小于±0.003℃的精度要求。

基于光腔衰荡光谱法的气体分子光谱吸收线型拟合算法研究

针对光腔衰荡光谱(CRDS)的吸收光谱曲线,利用MATLAB工具软件和最小二乘算法对常用的6种气体吸收光谱拟合算法(VP、GP、AVP、AGP、SDVP、SDAVP算法)进行编程,并设计了参数设置、拟合结果显示等界面化窗口;通过CRDS采集已知浓度CO2气体的吸收光谱;采用6种算法对吸收光谱进行拟合实验,比较6种不同线型算法的拟合误差。拟合结果显示:拟合曲线和测量点几乎完全重合;AVP算法拟合的平均残差最大,为3.1748×10-3,GP及AGP算法的平均残差最小,为1.3212×10-3,由此验证了6种线型算法在气体吸收光谱曲线拟合中的可行性;AVP算法的运算时间最短,为1.7516s,SDAVP的运算时间最长,为389.682s,GP算法的运算时间小于AGP算法。综合考虑残差与运算时间后认为,GP算法最适用于CRDS光谱线型的拟合。

光腔衰荡光谱法测定高纯气中的痕量甲烷

采用质量流量控制器分别控制氮中甲烷标准气体以及被测高纯氮气的流量，通过设计不同的流量稀释比例，获得了不同“甲烷加标浓度”水平的氮气样品。测量结果表明，光腔衰荡光谱仪（CRDS）在0—3nmol／mol范围内对甲烷呈良好线性响应。通过标准加入法，测得高纯氮气中甲烷含量为0．3nmol／mol，扩展不确定度为0．2nmol／mol。

光腔衰荡光谱法在痕量气体检测中的应用

气体检测有气相色谱法、非色散红外法、电化学电极法、光声光谱法、半导体气敏电极法、催化燃烧法、热导法、光离子化法等。光腔衰荡光谱法（CRDS）是一种新型的气体检测方法。它从原理上不需要标准气体标定，是极具潜力的痕量气体参考级测量方法。

基于光腔衰荡光谱的气体成份量测量技术

光腔衰荡光谱技术依赖于气体分子常数测量气体成份量，有望成为新一代基于自然常数的气体成份量基准方法。本文详细介绍了国内外研究机构对于光腔衰荡光谱法在气体成份量测量领域的研究现状，并在此基础上设计出一套基于Pound-Drever-Hall（PDH）锁频技术的光腔衰荡光谱测量装置，旨在完善目前实物计量标准的局限性。

CRDS和GC方法在线监测大气CH_(4)和CO的结果对比

光腔衰荡光谱法(CRDS)和色谱法(GC)均可用于甲烷(CH_(4))和一氧化碳(CO)的在线观测。金沙大气本底站建立了基于CRDS和GC的平行观测系统,对大气中的CH_(4)和CO进行了长达一年半的在线观测试验,对二者获取的数据进行了对比分析。结果表明:CRDS对CH_(4)和CO观测的长期稳定性和准确性明显优于GC;CRDS和GC获取CH_(4)的系统偏差满足世界气象组织全球大气观测计划(WMO/GAW)的兼容性指标要求,获取CO的系统偏差不满足兼容性指标要求;CRDS和GC获取CH_(4)的日变化曲线基本重合,均呈现双峰形态,获取CO的日变化曲线也基本重合,但变化特征均不明显;CRDS和GC获取CH_(4)的季节变化曲线基本重合,7—8月最低,与北半球变化趋势吻合,获取的CO季节变化曲线趋势上基本一致,在夏季7月出现谷值。

空气中甲烷自动分析方法比对研究

叙述傅里叶变换红外光谱法和光腔衰荡光谱法分析空气中甲烷的原理,并对其线性、精密度和准确度开展测试。结果表明:2种方法对空气中甲烷标准气体测定结果的线性相关系数均>0.999 99,相对标准偏差小于0.01%~0.05%,满足相关质量控制要求。实际样品比对分析表明,2种方法的测定结果不存在显著性差异,具有良好的可比性。

2种环境空气中甲烷自动监测方法的比对分析

光腔衰荡光谱法(CRDS)和气相色谱法(GC)均被广泛应用于环境空气中甲烷(CH4)的测定。采用CRDS和GC这2种自动监测方法对CH4标准气体和环境空气样品进行分析比对。结果表明,通过使用统一的标准气体和校准方法,2种方法测定CH4标准气体的不确定度均<0.5%,CRDS法的不确定度更低;2种方法测定CH4环境空气样品结果的平均相对误差为0.28%,Z检验法显示,2种方法没有显著性差异,并具有很高的相关性和一致性。提出,对于测量精度和稳定性更高的大气CH4监测领域,建议优先选用CRDS法或经过比对达到同等性能的方法;而对于测量精度和稳定性要求稍低的CH4排放源及周边等监测领域,可以采用GC法。

基于CRDS的SF_6分解产物检测装置研究

为了完善SF_6气体绝缘设备的在线检测方法,首先从理论上对激光光腔衰荡光谱法(CRDS)的原理进行了阐述,并对SF_6的主要分解产物进行了分析讨论,选择H_2S作为特征组份进行检测,最后设计了对基于光腔衰荡的H_2S检测装置,并增加了SF_6纯度以及微水含量的检测,完成了基于光腔衰荡的在线检测装置,该装置可以对SF_6纯度、微水以及H_2S含量进行实时在线测量。该装置在国网特高压实验基地的GIL实验场地挂网试运行,并对运行一年以来的数据进行了分析,证明了该装置测量数据准确可靠,运行状况良好。

国产高精度温室气体分析仪性能评估

在国家碳中和战略实施背景下,我国将大范围开展温室气体高精度监测,而目前国内温室气体高精度分析仪几乎完全依赖进口.本研究针对国产GGA-311型高精度温室气体分析仪开展综合性能评估研究.结果显示,该分析仪对CO_(2)和CH_(4)的分析精密度分别达0.15×10^(−6)(物质的量比)和1.2×10^(−9),达到WMO/GAW实验室间比对分析质控标准的扩展目标(CO_(2):±0.2×10^(−6);CH_(4):±4.0×10^(−9));其线性拟合相关系数(R^(2))分别为0.999993和0.99996.实验室和青海瓦里关全球大气本底站比对测试结果显示,该分析仪与进口Picarro G-2401型分析仪均能较好地捕捉本底CO_(2)和CH_(4)变化特征,但受水汽等因素影响,两套系统CO_(2)和CH_(4)偏差分别处于±0.2×10^(−6)和±4.0×10^(−9)范围内的数据占总数据的51.79%和79.76%,因此国产高精度温室气体分析仪在应用过程中,必须针对样气进行严格干燥,方能保证观测结果的可靠性.

浅述高纯气体中微量水的分析

叙述了化工生产中电容法分析六氟化硫、四氟化碳,压电晶体法分析超纯气体,光腔衰荡光谱法测定超纯氨中的微量水含量的方法,通过在实验及工作中发现用这三种方法分析高纯气体的水含量可行,能满足产品生产监测的需要。

超纯氨中微量水分的测定

本文叙述了一种使用光腔衰荡光谱法测定超纯氨中微量水分含量的方法,通过实验发现用这种方法分析超纯氨的水含量简单、快速可行,能满足产品生产监测的需要。

一种微量水分仪的校准方法

通过光腔衰荡光谱法检测经纯化器纯化后的高纯氮气中的水分,进行微量水分仪的校准。结果表明,测试值在目标值范围内,且相对标准偏差小于2%,准确度高,稳定性好。此方法能够很好地应用于光腔衰荡式水分仪的校准。