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中红外ppb级CH4测量激光器模块 - 筱晓光子AOL实验室④ 2022-09-23

筱晓光子AOL实验室④—— 利用直接吸收法测量甲烷在 中红外波段的吸收曲线 


中红外光谱吸收技术在光谱吸收应用中具有很多优势。首先,气体在中红外波段的吸收峰普遍具有更高的吸收系数,在检测ppb浓度级别的气体时能发挥关键作用,在检测时也可以使用短光程气室,大大降低了光路调节的难度。另外,中红外波段有着更大的光谱范围,在一定程度上减小了不同气体在检测中的互相干扰。




得益于中红外吸收谱线超高的吸收系数,我们可以使用直接吸收法,它利用激光器波长直接扫过被测气体的特征吸收区,采用的半导体激光光源的光谱宽度远小于气体吸收谱线的展宽,得到单线吸收光谱,不需要锁相放大器等复杂电路模块,简化了实验系统。



本周我们使用空间光对穿技术,探测工业排气中的甲烷吸收峰。甲烷在3291nm附件有一个很强的吸收峰,因此我们选用了的ICL激光器,LD温度控制为20℃,电流扫描范围控制在50~70mA,将输出激光用一个中红外波段准直透镜准直后通过甲烷标准气室。



甲烷标准气室长度为8cm,内部含有高浓度甲烷气体。激光穿过标准气室后,在激光输出端放置MCT光电探测器,将光信号转化为电信号。



 将MCT的电信号接在示波器上,我们可以看到激光扫描区间有一处很强的凹陷,这就是甲烷在3291nm的吸收峰了。




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碲镉汞 MCT(HgCdTe) 

热电冷却光电导 中红外光电导探测器

http://www.microphotons.cn/?a=cp3&id=266
ICL-DFB激光器http://www.microphotons.cn/?a=cp2&id=92















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