气体中甲烷检测方案(红外光谱仪)

智能文字提取功能测试中

序言 使用FT-IR检测低浓度气体需要长光程去增加吸收。传 统的方法是采用多次反射的气体池，红外光是在两块镜子之间多次反射是光程可以达到几十米。在腔增强测量中，在每次反射中都是高准直的辐射光通过镜子。通过使用高反射率的镜子，有效光程将会增加几千倍。这种方法使得在相对较小的体积下检测低浓度气体成为可能，例如检测呼吸时的代谢物。腔增强吸收光谱 (CEAS)与我们熟知的光墙衰荡光谱 (CRDS) 相似， CRDS 是用来测试激光脉冲激光经过多次反射后的衰减信号。通过检测由吸收导致的衰减率的增加， CRDS 能够检测到 PPb 浓度的小分子。铃流技术通常被应用于小分子，主要是近红外光谱的波长激光源可以通过调谐非常狭窄的线状光谱来实现。相比之下本文描述的CEAS 使用的是宽带源光谱是广泛应用于更大的分子。 检测到的信号是经过腔体不同次数光的总和。图1显示经过多次反射后的光线透射部分。反射镜的反射率高于99.95%，因此我们比较重要的是光线经过多次反射后的部分。镜子之间的距离为L，反射率R，有效光程(1-R).对于25cm反射率0.9995的腔体实际光程为500米。因为没有单一光程，所以郎伯比尔定律不适用。而是浓度C与入射强度 lo 和透射强度1的关系是Cα(l-1)/。 图1.透射强度与通过次数的关系 镜子的高反射率是指仅仅只有非常小的部分光源辐射进入腔体。正因为使用了激光光源的原因，本文所描述的内容目的是在于减少使用近红外超发光二极管(SLED)作为光源的费用和复杂性。 实验 光源采用一个光纤耦合的 SLED， 在6000cm°输出10mW功率，近400cm°的带宽。腔体的位置处在光源和 InGaAs 检测器的近红外 Frontier 发射口之间的位置。 由于光谱仪较大的圆形光阑，系统的校准比使用单色仪的仪器要简单。目标的物质是1，3丁二烯，是一种常见的有毒空气污染物。 光谱采集使用4或者16cm的分辨率，腔体的光程是25cm， 镜子的反射率经测试是99.98%。光程的增强因子为5000，有效光程可以达到1.4km。图2是该系统的原理图。 图2.实验设置的原理图 结果 谱图是在0.5和16cm°之间的分辨率下采集的。、11，3丁二烯的使用16cm²的分辨率已经足够了。图3显示丁二烯在浓度80-300ppm 之间的腔增强光谱。从单次4分钟扫描峰峰值噪声得到1，3丁二烯的检测限为600ppb。 图3，1，3-丁二烯谱图 腔增强光谱有个最大的优势就是可以观测多种物质。图4显示的是异戊二烯，甲烷以及混合在空气中的异戊二烯(10ppm)和甲烷(120ppm)。分辨率为4cm²时，可以看到甲烷的光谱与异戊二烯的光谱带重叠。 图4.异戊二烯(红)，甲烷(绿)，混合在空气中的甲烷 (10ppm)和异异二烯(120ppm) 总结 腔增强吸收光谱使用 SLED 光源和带有 InGaAs 检测器的Frontier 红外光谱仪配合使用能检测到 ppm 界别额1，3丁二烯。其他烃类的物质同样可以采用该系统进行测量。光谱范围可以通过增加多通道的 SLED， 但是高反射率无法维持在宽的光谱范围类。 致谢 本文中运用的 CEAS/SLED 技术主要是由英国牛津大学物理和理论化学实验室发明的，而且即将被牛津医学诊断公司使用于医学和其他医学应用。 ( 参考文献 ) ( 1 . M . Mazurenca，A.J. Or r -Ewing， R. Pe v erall， G . A. R i tchie，Annu. Rep. Prog. Chem. Sect. C， 2005， 101， 100-142. ) ( 2. W. Denzer，M . L. H a milt o n， G . H a ncock， M. Is l am， C.E. Langley， R . P everall and G.A.D. Ritchie， Analyst， 2 0 09，134， 2220-2223. ) 珀金埃尔默企业管理(上海)有限公司 地址：上海张江高科技园区张衡路1670号邮编：201203电话：021-60645888传真：021-60645999 www.perkinelmer.com.cn PerkinElmer 要获取全球办事处的完整列表，请访问http：//www.perkinelmer.com.cn/AboutUs/ContactUs/ContactUs 版权所有 ◎ PerkinElmer， Inc. 保留所有权利。PerkinElmer@是PerkinElmer， Inc. 的注册商标。其他所有商标均为其各自持有者或所有者的财产。