光腔衰蕩光譜技術(shù)（CRDS）原理

光腔衰蕩光譜技術(shù)（簡稱CRDS技術(shù)），是近幾年來迅速發(fā)展起來的一種高靈敏度的吸收光譜檢測技術(shù)。因其*的技術(shù)優(yōu)勢，已成為分析各種微量或痕量物質(zhì)強(qiáng)有力的工具。

CRDS技術(shù)與傳統(tǒng)吸收光譜檢測方法有著本質(zhì)的區(qū)別：CRDS技術(shù)測量光在衰蕩腔中的衰蕩時(shí)間，該時(shí)間僅與衰蕩腔反射鏡的反射率和衰蕩腔內(nèi)介質(zhì)的吸收有關(guān)，而與入射光強(qiáng)的大小無關(guān)，因此，測量結(jié)果不受脈沖激光漲落的影響，具有靈敏度高、信噪比高、抗*力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于生物、化學(xué)、物理及地球和環(huán)境科學(xué)研究領(lǐng)域。

光腔衰蕩光譜技術(shù)（CRDS）原理

幾乎每種小的氣相分子（例如，CO2，H2O，H2S，NH3）都具有*的近紅外吸收光譜。在低于大氣壓的壓強(qiáng)下，它由一系列狹窄、分辨良好的尖銳波譜曲線組成，每條曲線都具有特征波長。因?yàn)檫@些曲線間隔良好并且它們的波長是已知的，所以可以通過測量該波長吸收度，即特定吸收峰的高度來確定任何物質(zhì)的濃度。但是，在傳統(tǒng)的紅外光譜儀中，因痕量氣體產(chǎn)生的吸收量太少而無法測量，通常靈敏度只能達(dá)到 ppm 級別。CRDS - 光腔衰蕩光譜 - 通過使用長達(dá)數(shù)公里的有效吸收光程來突破這種靈敏度限制。CRDS 能在幾秒鐘或更短的時(shí)間內(nèi)對氣體進(jìn)行監(jiān)測，靈敏度可以達(dá)到 ppb 級別，甚至有些氣體可以達(dá)到 ppt 級別。

光腔衰蕩光譜技術(shù)（CRDS），來自單頻激光二極管的光束進(jìn)入由兩面或多面高反射率反射鏡構(gòu)成的衰蕩腔。PULSAR-a溫室氣體分析儀使用三鏡腔，以支持連續(xù)行波光波。與支持駐波的雙鏡腔相比，這可以帶來優(yōu)異的信噪比。當(dāng)激光打開時(shí)，脈沖激光沿著光軸注入到腔內(nèi)，激光脈沖在腔鏡之間來回反射而形成振蕩。快速光電探測器通過檢測其中一個(gè)反射鏡逸出的少量光強(qiáng)，產(chǎn)生與腔內(nèi)光強(qiáng)成正比的信號，記錄腔內(nèi)激光脈沖的衰減過程，在腔鏡反射率已知的情況下，可以計(jì)算腔內(nèi)氣體濃度的變化。

希戈納科技的PULSAR-a溫室氣體分析儀采用了光腔衰蕩光譜技術(shù)（CRDS），能夠同時(shí)測量二氧化碳(CO?)和甲烷(CH?)，靈敏度為十億分之一(ppb)，長期運(yùn)行中的漂移可以忽略不計(jì)。