氨气高精度激光光谱检测装置的设计及实现

氨气排放会对环境以及人体健康造成危害,因此对环境中氨气浓度的高精度监测显得尤为重要。本文基于具有高灵敏度、高响应速度等优点的离轴积分腔输出光谱技术(OA-ICOS)对氨气高精度检测装置进行设计。使用基长30 cm装有反射率为99.99%的高反镜的光学谐振腔作为气体吸收池,实现了近3000 m的光程,将中心波长为1528 nm的分布反馈式激光器(DFB)调谐至6548.611 cm^(−1)和6548.798 cm^(−1)附近,在常温18.6 kPa的气压下对1×10^(−5)~5×10^(−5)范围内NH3进行了检测。测量结果表明NH3浓度与信号幅值的线性拟合度R2可达0.99979。使用Allan方差对实验数据进行分析得到13 s后系统的平均检测极限为9.8×10^(−9),在103 s时系统的最低检测极限可达7×10^(−9)(S/N~1)。实验结果表明,该检测装置具有良好的稳定性与高灵敏度,满足对氨气高精度检测的需求,本文研究为国内自主研发痕量气体高精度检测设备提供了技术经验。