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二极管激光腔衰荡光谱测量大气NO_3自由基
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:Acta Physica Sinica
  • 时间:2014.6.8
  • 页码:180-185
  • 分类:TN243[电子电信—物理电子学]
  • 作者机构:[1]中国科学院安徽光学精密机械研究所,中国科学院环境光学与技术重点实验室,合肥230031, [2]中国科学技术大学环境科学与光电技术学院,合肥230026, [3]安徽理工大学电气与信息工程学院,淮南232001
  • 相关基金:中国科学院战略性先导科技专项(B类)(批准号:XDB05040200); 国家自然科学基金(批准号:61108031,41275038,41305139)资助的课题
  • 相关项目:大气OH自由基气体扩张激光诱导荧光探测技术的定标新方法研究
中文摘要:

本文介绍了基于外部调制二极管激光器(波长661.85 nm,线宽为0.3 nm)为光源的腔衰荡光谱技术探测环境大气中NO3自由基.通过改变外部调制信号,优化二极管激光器的输出光谱,获得NO3自由基的有效吸收截面;探讨了大气中的其他气体成分(O3,NO2和水蒸气)对NO3自由基的测量干扰;考虑PFA管的壁碰撞损耗和过滤膜的损耗,初步量化本系统的NO3自由基进气效率约为70%.当时间分辨率为7 s时,在实验室环境下,系统的探测限为2.0 pptv.将本系统初步应用于夜间大气中NO3自由基的测量(2 h),获得了NO3自由基的浓度主要在17.9—51.7 pptv之间,平均浓度为36.3 pptv,实际的探测限为3.5 pptv;由于NO3自由基进气效率的不确定性等因素,系统的测量误差约为±8%(1σ).实验结果表明,二极管激光腔衰荡光谱技术可实现大气中NO3自由基的高灵敏度在线探测.

英文摘要:

This article presents an external modulation diode laser (with wavelength 661.85 nm and line width 0.3 nm) cavity ring-down spectrometer for measurement of NO3 radical in the atmosphere. The output spectrum of the diode laser is optimized by changing the external modulation signal; the effective cross-section of the instrument is a convolution of the measured cross-section and the laser spectrum. Interference of other gases (O3, NO2, and water vapor)in NO3 radical detection has also been investigated. Considering the loss from the PFA tube wall collision and the membrane filtration, NO3 radical inlet transmission efficiencies of the system is about 70% through the preliminary quantitative analysis. When the time resolution is 7 s, the laboratory detection limit of the system is 2.0 pptv. This instrument was deployed in the night atmosphere to measure the NO3 radical. NO3 concentration varied from 17.9 to 51.7 pptv with an average level of 36.3 pptv. A typical detection sensitivity in the night atmosphere is 3.5 pptv. Because of the uncertainty in the inlet transmission efficiencies and other factors, the total uncertainty of the measured NO3 radicals is about ± 8%(1σ ). Experimental results show that the diode laser cavity ring-down spectroscopy can achieve high sensitivity in insitu detection of NO3 radicals in the atmosphere.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876