研究目的
研究利用中红外超连续光源结合多通吸收池和基于上转换的光谱仪，开发一种高效的多物种痕量气体检测传感器。
研究成果
所开发的传感器能够以约5 cm?1的光谱分辨率，在宽光谱范围内检测亚ppmv级气体浓度。目前正在开展进一步实验以扩展光谱范围并提升系统性能。
研究不足
当前系统的光谱分辨率约为5厘米?1，通过在上转换系统中使用啁啾晶体，正在进行将光谱扩展到更宽范围的工作。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用中红外超连续谱（SC）光源结合多通吸收池和基于上转换的光谱仪进行痕量气体检测。该方法通过非线性转换将中红外光上转换至近红外区域，从而利用灵敏且成本较低的CCD探测器。
2：样品选择与数据来源：
使用氮气中ppm级乙烷和乙醛混合气体获取多组分宽带吸收光谱。
3：实验设备与材料清单：
定制SC光源（NKT Photonics）、像散型Herriott多通池（AMAC-76，Aerodyne Research）、基于上转换的光谱仪（NLIR）以及Nd:YVO4增益介质。
4：实验流程与操作步骤：
通过非吸收参考光平衡SC光源强度以最小化幅度漂移，确保长期稳定性。在不同混合比和压力下进行吸光度测量。
5：数据分析方法：
采用非负最小二乘全局拟合方法提取各子组分的浓度。
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Customized SC source
NKT Photonics
NKT Photonics
Provides broadband mid-infrared light for trace gas detection
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Astigmatic Herriott multipass cell
AMAC-76
Aerodyne Research
Provides an effective optical pathlength of 76 meters improving the detection sensitivity
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Up-conversion-based spectrometer
NLIR
Converts mid-infrared light into the near-infrared region for detection
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Nd:YVO4 gain medium
Generates intracavity laser at 1064 nm
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