中遠紅外波段包含了兩個重要的大氣窗口3-5μm和8-13μm波段,很多氣體的特征吸收峰都在這個波段,如NO、CO、CO2、NH3、SO2、SO3等,還有一些人體疾病如糖尿病、、胸、肺、精神疾病等特征氣體的吸收譜線也處于此波段,如圖4。不同氣體的特征吸收峰基于QCL的檢測系統,具有體積小、檢測速度快、精確度高等特點,可以廣泛的應用在環境檢測、痕量氣體檢測、醫療診斷等方面,基于QCL的氣體檢測系統是QCL重要的應用之一,如氣體檢測系統如圖5。相比于傳統的氣體檢測技術(電化學檢測、氣相色譜分析、紅外LED),量子級聯激光器在氣體檢測的優勢如下:1、量子級聯激光器具有很窄的光譜線寬,可以獲得氣體分子、原子光譜線中精細結構,因此基于量子級聯激光器的氣體檢測系統分辨率要遠高于其他光譜檢測方法,而且系統中不需要分光器件,可以通過調諧QCL的波長,就可在光電探測器中直接得到其吸收光譜。2、QCL的光束質量好,其出射光的發散角小,可以利用光的反射來設計光學長程池從而增加系統的吸收光程,進而就可以提高系統的靈敏度,這對于低濃度的氣體檢測十分有效。 中紅外QCL用于燃氣管網巡檢中,解決巡檢效率低、氣體檢測準確度低、受環境影響大、智能化程度低等問題。甘肅氣體檢測QCL激光器公司
紅外激光光譜學獨特的優勢以及在許多領域有著潛在的重要應用價值,是近年來非常熱門的研究領域之一。主要的應用有:(1)高選擇性,高分辨率的光譜技術,由于分子光譜的“指紋”特征,它不受其它氣體的干擾。這一特性與其它方法相比有明顯的優勢。(2)它是一種對所有在紅外有吸收的活躍分子都有效的通用技術,同樣的儀器可以方便的改成測量其它組分的儀器,只需要改變激光器和標準氣。由于這個特點,很容易就能將其改成同時測量多組分的儀器。(3)它具有速度快,靈敏度高的優點。在不失靈敏度的情況下,其時間分辨率可以在ms量級。應用該技術的主要領域有:分子光譜研究、工業過程監測控制、燃燒過程診斷分析、發動機效率和機動車尾氣測量、檢測、大氣中痕量污染氣體監測等。因此,可調諧紅外激光光譜新方法及其環境污染時空分布監測研究對國家可持續發展和解決環境領域中必不可少的監測分析新方法與新技術有重要的科學意義和實用價值。應用該技術的主要領域有:1、分子光譜研究:光譜結構、線寬、線強等;2、大氣痕量氣體檢測:CH2O、CH4、CO2、NH3等;3、工業過程監測控制:CO、CO2、H2O、NH3等;4、醫療診斷:NO、CO、CO2、CH4等;5、機動車尾氣測量:CO、CO2、NH3、NO等。 廣西新型QCL激光器報價TDLAS:當激光波長與待測氣體分子的吸收線匹配時,分子會吸收部分能量,透射光強度的變化,計算氣體濃度。
QCL(量子級聯激光器)激光驅動器是專門設計用于激勵量子級聯激光器的電子設備。QCL是一種基于半導體材料的激光器,具有較高的效率和可調的波長,廣泛應用于光譜學、激光雷達和通信等領域。QCL激光驅動器的主要功能包括:1.電流控制:提供穩定的電流源,以確保QCL在比較好工作狀態下運行。2.調制功能:能夠對激光輸出進行調制,以實現不同的應用需求,如脈沖激光輸出。3.溫度控制:通常集成溫控系統,以保持激光器在穩定的溫度環境中工作,確保性能穩定。4.保護功能:具備過流、過溫等保護機制,以防止激光器因異常條件而損壞。選擇合適的QCL激光驅動器時,需要考慮激光器的工作參數、所需的調制頻率和穩定性等因素。
當紅外輻射的能量與氣體分子振動躍遷所需的能量相匹配時,氣體分子會吸收特定波長的紅外光,導致透過光的強度減弱,從而形成特征吸收峰。輻射光子的能量與分子振動躍遷的能量差相等。l分子振動伴隨偶極矩的變化(紅外活性)。分子在紅外光譜中表現出基頻、倍頻和組合頻吸收峰。l每種氣體分子具有獨特的紅外吸收譜帶,這種特征吸收峰可以用來識別氣體種類。絕大多數氣態化學物質在中紅外光譜區(≈2-25μm)都顯示出基本的振動吸收帶,這些基本帶對光的吸收提供了一種幾乎通用的檢測手段。光學技術的主要特征是對痕量氣體的非侵入式原位檢測能力。目前中紅外激光在定量痕量氣體檢測中的應用必將代替近紅外成為下一代高精度的選擇。進入21世紀全球環境問題日益突出,各國都在在努力減少溫室氣體排放。二氧化碳(CO2)通常被稱為溫室氣體,但其他使全球環境惡化的氣體還包括二氧化硫(SO2)和二氧化氮(NO2)。此外,在氣體泄漏檢測和性氣體的集中監控是預防災難中激光法可以采取有效報警措施從而可以避免風險于災難之前。激光吸收光譜法是檢測微量氣體的方法之一。它使用分布式反饋激光二極管(DFB-LD)檢測某種氣體,該二極管具有特定于該氣體的光吸收波長。 QCL在高靈敏檢測方面具備天然的優勢,可能成為呼吸氣體分析技術領域瓶頸的可靠解決方案。
QCL激光器的基本結構包括FP-QCL、DFB-QCL和ECqcL。增益介質顯示為灰色,波長選擇機制為藍色,鍍膜面為橙色,輸出光束為紅色。1.簡單的結構是F-P腔激光器(FP-QCL)。在F-P結構中,切割面為激光提供反饋,有時也使用介質膜以優化輸出。2.第二種結構是在QC芯片上直接刻分布反饋光柵。這種結構(DFB-QCL)可以輸出較窄的光譜,但是輸出功率卻比FP-QCL結構低很多。通過大范圍的溫度調諧,DFB-QCL還可以提供有限的波長調諧(通過緩慢的溫度調諧獲得10~20cm-1的調諧范圍,或者通過快速注進電流加熱調諧獲得2~3cm-1的范圍)。3.第三種結構是將QC芯片和外腔結合起來,形成ECqcL。這種結構既可以提供窄光譜輸出,又可以在QC芯片整個增益帶寬上(數百cm-1)提供快調諧(速度超過10ms)。由于ECqcL結構使用低損耗元件,因此它可在便攜式電池供電的條件下高效運作。 量子級聯激光器是一種新型半導體激光器,體積小、壽命長等特點,其工作原理卻和傳統半導體激光器截然不同。海南水QCL激光器
TDLAS能實現"原位、連續、實時測量",環境適應力強,易于設備的小型化。甘肅氣體檢測QCL激光器公司
TDLAS能實現"原位、連續、實時測量",環境適應力強,易于設備的小型化。因此可以掙脫實驗室的束縛,在產業應用中大展拳腳。比如大氣環境在線監測、發動機效率檢測、汽車尾氣測量、工業過程氣體實時監測等等。TDLAS利用半導體激光器的波長調諧特性,可獲得被選定的待測氣體特征吸收峰的吸收光譜,從而對氣體定性或者定量的分析。每種氣體分子的吸收峰受其他氣體吸收干擾很小,所以也稱之為"分子的指紋峰"TDLAS技術簡單來說就是這些氣體"分子指紋"的識別系統,具有很強的選擇性。此外,TDLAS的檢測靈敏度也是較高的,不過檢出限能達到怎樣的量級,就和所用光源有著很大的關系。常見的污染氣體的"指紋峰"主要集中在4μm-10μm,基本是中紅外的天下,所以,作為中紅外激光光源的QCL,則可展現性能優勢。再加之高輸出功率,檢出限可達到ppb,甚至ppt級別。這比傳統的近紅外光源所能達到的水平,整整高出了3~6個量級。 甘肅氣體檢測QCL激光器公司