當(dāng)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(dǎo)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(xiàn)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(shù)氣態(tài)化學(xué)物質(zhì)在中紅外光譜區(qū)(≈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(xué)技術(shù)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(yīng)用必將代替近紅外成為下一代高精度的選擇。進入21世紀(jì)全球環(huán)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(huán)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(jiān)控是預(yù)防災(zāi)難中激光法可以采取有效報警措施從而可以避免風(fēng)險于災(zāi)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有著非常重要的用途,高精度痕量氣體傳感、自由空間光通信、定向紅外干擾等。寧夏NH3QCL激光器公司
分子紅外光譜與分子的結(jié)構(gòu)密切相關(guān),是研究表征分子結(jié)構(gòu)的一種有效手段,將一束不同波長的紅外射線照射到物質(zhì)的分子上,某些特定波長的紅外射線被吸收,形成這一分子的紅外吸收光譜。每種分子都有由其組成和結(jié)構(gòu)決定的獨有的紅外吸收光譜,可以采用與標(biāo)準(zhǔn)化合物的紅外光譜對比的方法來做分析鑒定。紅外光譜法主要研究在振動中伴隨有偶極矩變化的化合物(沒有偶極矩變化的振動在拉曼光譜中出現(xiàn))。因此,除了單原子和同核分子如Ne、He、H2等之外,幾乎所有的有機化合物在紅外光譜區(qū)均有吸收。除光學(xué)異構(gòu)體,某些高分子量的高聚物以及在分子量上只有微小差異的化合物外,凡是具有結(jié)構(gòu)不同的兩個化合物,一定不會有相同的紅外光譜。通常紅外吸收帶的波長位置與吸收譜帶的強度,反映了分子結(jié)構(gòu)上的特點,可以用來鑒定未知物的結(jié)構(gòu)組成或其化學(xué)基團;而吸收譜帶的吸收強度與分子組成或化學(xué)基團的含量有關(guān),可用以進行定量分析和純度鑒定。由于紅外光譜分析特征性強,氣體、液體、固體樣品都可測定,并具有用量少,分析速度快,不破壞樣品的特點。因此,紅外光譜法不僅與其它許多分析方法一樣,能進行定性和定量分析,而且該法是鑒定化合物和測定分子結(jié)構(gòu)的**有用方法之一。 福建加工QCL激光器哪家好中紅外QCL-TDLAS在氣體檢測中具有高靈敏度、高分辨率及快速響應(yīng)等優(yōu)點。
TDLAS(TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy)技術(shù)利用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的特性,通過調(diào)制激光器的波長,使其掃描被測氣體分子的吸收峰,從而實現(xiàn)對氣體分子濃度的測量。該技術(shù)通過紅外吸收來測量激光通過被測氣體時被吸收的數(shù)量,具有高精度和無接觸的特點。調(diào)諧半導(dǎo)體吸收光譜(TDLAS)技術(shù)是激光吸收光譜(LAS)技術(shù)的一種。根據(jù)激光器的不同驅(qū)動形式,激光吸收光譜(LAS)技術(shù)可以分為:直接吸收法和調(diào)制吸收法。這兩種技術(shù)各有優(yōu)缺點:直接吸收法:需要鎖定激光器驅(qū)動電流,不需加載2f諧波信號,結(jié)構(gòu)簡單,成本低,但容易受干擾,尤其是低頻干擾,所以靈敏度相對低些。調(diào)制吸收法:需要給到激光器鋸齒波驅(qū)動電流信號,同時需要加載2f諧波信號到驅(qū)動電流上,結(jié)構(gòu)會相對復(fù)雜一些,成本要比直接吸收法高一些,但是靈敏度高,能夠避開低頻干擾。其中又進一步分為波長調(diào)制類和頻率調(diào)制類,波長調(diào)制類需要更大的調(diào)諧范圍,頻率調(diào)制類需要很高的掃描頻率和調(diào)制頻率,技術(shù)復(fù)雜,靈敏度更高。
TDLAS技術(shù)具有高靈敏度、高光譜分辨率、快速響應(yīng)等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于氣體的痕量探測。利用氣體吸收譜線隨溫度、氣壓等因素變化的特性,該技術(shù)可實現(xiàn)對氣體體系溫度、濃度、速度和流量等參數(shù)的測量。無干擾、低價、可小型化等是TDLAS技術(shù)的主要優(yōu)點。我們致力于發(fā)展高速(微秒級)、高靈敏(ppb級)、可攜帶式的基于可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的氣體測量技術(shù)方法,拓展在航空航天、石油化工和燃燒等領(lǐng)域的應(yīng)用。調(diào)諧二極管激光吸收光譜(TDLAS)是激光氣體分析儀**常用的技術(shù)之一。其工作原理如下:激光光源:使用調(diào)諧半導(dǎo)體激光器作為光源,能夠在特定的窄波段范圍內(nèi)快速調(diào)諧激光波長,精確匹配待測氣體的吸收峰。氣體吸收過程:激光器發(fā)射的窄帶單色激光穿過待測氣體樣品。由于特定氣體分子在特定波長處具有吸收峰,部分激光能量被吸收,導(dǎo)致光強度減弱。探測器測量:激光通過氣體后,剩余的激光光強被探測器接收。探測器將光信號轉(zhuǎn)換為電信號,測量激光強度的衰減。信號處理與濃度計算:分析儀通過計算吸收光譜的強度和形狀,使用朗伯-比爾定律(Beer-LambertLaw)來推導(dǎo)出氣體的濃度。TDLAS技術(shù)的高分辨率和高靈敏度使其能夠準(zhǔn)確檢測低濃度的氣體。 提供從QCL光源、MCT探測器等模塊組件,再到激光氣體分析系統(tǒng)的全套解決方案。
帶間級聯(lián)激光器(ICL)是實現(xiàn)3~5μm波段中紅外激光器的重要前沿,其在半導(dǎo)體光電器件技術(shù)、氣體檢測、醫(yī)學(xué)醫(yī)療以及自由空間光通信等領(lǐng)域具有重要科學(xué)意義和應(yīng)用價值。近年來,半導(dǎo)體帶間級聯(lián)激光器的量子阱能帶理論設(shè)計方法和激光器制備**技術(shù)得到迅速提升。帶間級聯(lián)激光器是一種以?族體系為主,通過量子工程的能帶設(shè)計及其材料外延、工藝制作而成的可以工作于中紅外波段的激光器。由于結(jié)合了傳統(tǒng)的量子阱激光器較長的上能級載流子復(fù)合壽命,以及量子級聯(lián)激光器(QCL)通過級聯(lián)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)較高內(nèi)量子效率的優(yōu)點,在中紅外波段具有較大的優(yōu)勢。研究背景中紅外波段包含了許多氣體分子的吸收峰,對于氣體分子而言,在中紅外波段的中心吸收截面一般比其在近紅外區(qū)的中心吸收截面高幾個數(shù)量級。因此,為了獲得更高的靈敏度和更低的檢測限,利用中紅外的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器吸收光譜技術(shù)(TDLAS)可以實現(xiàn)對特殊或有毒氣體的檢測。常見的位于中紅外波段的氣體分子如圖1所示,諸如礦井氣體甲烷(CH4)分子吸收峰位于3260nm,一氧化碳(CO)分子吸收峰位于4610nm,二氧化碳(CO2)分子吸收峰位于4230nm,氯化氫(HCl)分子吸收峰位于3395nm,溴化氫(HBr)分子吸收峰位于4020nm。 QCL相比其它激光器具有體積小、重量輕的特點,其攜帶方便,便于系統(tǒng)化和集成化。吉林H2OQCL激光器型號
TDLAS能實現(xiàn)"原位、連續(xù)、實時測量",環(huán)境適應(yīng)力強,易于設(shè)備的小型化。寧夏NH3QCL激光器公司
復(fù)雜生態(tài)環(huán)境溫室氣體不同空間、時間尺度的濃度監(jiān)測是了解溫室氣體源與匯的基礎(chǔ)。目前適應(yīng)生態(tài)環(huán)境溫室氣體長期連續(xù)監(jiān)測的技術(shù)手段仍有待研究。可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜(TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy,TDLAS)是一種非侵入式光譜測量技術(shù),具有高選擇、高靈敏度、高分辨等特點,與目前新興的中紅外量子級聯(lián)激光器(QuantumCascadeLaser,QCL)相結(jié)合,可實現(xiàn)分子"基頻"吸收光譜測量,進一步提高檢測靈敏度,達到溫室氣體區(qū)域環(huán)境監(jiān)測需求。激光氣體分析利用激光光譜技術(shù),通過氣體對特定波長激光的吸收特性來檢測氣體濃度。適用于檢測具有特定吸收特性的氣體,如甲烷、二氧化碳、一氧化碳、水蒸氣、氧化亞氮和氨氣。憑借其高精度、快速響應(yīng)和非接觸式檢測的特點,激光氣體分析儀在工業(yè)過程控制、環(huán)境監(jiān)測、安全與泄漏檢測、醫(yī)療與生命科學(xué)以及科研實驗室等多個領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。 寧夏NH3QCL激光器公司