本文選題：QEPAS　切入點：HCl氣體　出處：《光譜學與光譜分析》2017年04期

【摘要】：HCl是一種有毒有害氣體,對其高靈敏度探測具有非常重要的意義,然而到目前為止,采用激光光譜的手段對其探測的研究報道很少。石英增強光聲光譜(QEPAS)是近年來發(fā)展起來的一種痕量氣體探測技術,具有系統(tǒng)體積小、價格低廉、探測靈敏度高等優(yōu)點。以5 000ppm HCl∶N_2混合氣作為待測目標,采用輸出波長為1 742.38nm的分布反饋連續(xù)波單縱模半導體激光器,開展對基于QEPAS技術的HCl高靈敏度探測研究。為了提高信噪比和簡化數(shù)據處理過程,QEPAS傳感器系統(tǒng)采用波長調制和2次諧波探測技術。研究中,首先對聲波探測系統(tǒng)中微共振腔強聲波增強特性進行了討論,選擇了"共軸"形式的聲波微共振腔,并對其尺寸進行了優(yōu)化,選擇的微共振管長度為4mm、內徑為0.5mm。實驗中研究了激光波長調制深度對QEPAS系統(tǒng)產生的信號幅度的影響,當QEPAS系統(tǒng)積分時間為1s、激光波長調制深度為0.23cm~(-1)時,獲得了815ppb的優(yōu)異檢測極限,歸一化噪聲等效吸收系數(shù)為7.41×10~(-9)cm~(-1)·W·Hz~(-1/2)。在后續(xù)的實驗中,可在待測HCl氣體中加入水汽分子,提高HCl分子的熱弛豫速率,進一步提高HCl-QEPAS傳感器系統(tǒng)的信號強度。
[Abstract]:HCl is a kind of toxic and harmful gas, which has very important significance for its high sensitivity detection. However, so far, there are few reports on the detection of HCl by means of laser spectroscopy.Quartz enhanced photoacoustic spectroscopy (QEPAS) is a kind of trace gas detection technology developed in recent years, which has the advantages of small volume, low price and high detection sensitivity.Taking 5 000ppm HCl:N_2 mixture as the target to be tested, a distributed feedback CW single longitudinal mode semiconductor laser with output wavelength of 1 742.38nm is used to study the high sensitivity detection of HCl based on QEPAS technology.In order to improve the signal-to-noise ratio (SNR) and simplify the data processing process, the QEPAS sensor system adopts wavelength modulation and second harmonic detection techniques.In the study, the enhancement characteristics of the strong acoustic wave in the microresonator are discussed. The "coaxial" acoustic microresonator is selected and its size is optimized. The length of the microresonator is 4mm and the inner diameter is 0.5mm.In subsequent experiments, water vapor molecules can be added to the HCl gas to increase the thermal relaxation rate of HCl molecules, and the signal intensity of the HCl-QEPAS sensor system can be further improved.
【作者單位】： 哈爾濱工業(yè)大學可調諧(氣體)激光技術重點實驗室;哈爾濱工業(yè)大學動力工程及工程熱物理博士后流動站;
【基金】：國家自然科學基金項目(61505041,91441130) 黑龍江省自然科學基金項目(F2015011) 中國博士后科學基金項目(2015T80350);中國博士后科學基金面上項目(2014M560262) 黑龍江省博士后科學基金項目(LBH-Z14074,LBH-TZ0602) 中央高�；究蒲袠I(yè)務費專項資金項目(HIT.NSRIF.2015044)資助
【分類號】：O657.3

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本文編號：1719266