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非相干宽带腔增强吸收光谱技术应用于实际大气亚硝酸的测量
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:TN253.06[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]安徽理工大学电气与信息工程学院,淮南232001, [3]中国科学技术大学环境科学与光电技术学院,合肥230026
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:61275151,41305139); 中国科学院战略性先导科技专项(B类)(批准号:XDB05040200,XDB-05010500); 国家高技术研究发展计划(批准号:2014AA06A508); 安徽省自然科学基金(批准号:1408085QD75)资助的课题
中文摘要:

介绍了基于紫外发光二极管光源的非相干宽带腔增强吸收光谱技术,并用于实际大气亚硝酸(HONO)和二氧化氮(NO2)的同时测量.分析了腔内气体的瑞利散射对测量的影响,测试了紫外发光二极管光源的稳定性,使用氦气和氮气的瑞利散射差异性标定了镜片反射率随波长的变化曲线,在HONO吸收峰(368.2 nm)处镜片反射率约为0.99965.应用Allan方差统计方法确定出测量光谱最佳采集时间为320 s,对应的HONO和NO2的探测限(1σ)分别为0.22 ppb和0.45 ppb.使用非相干宽带腔增强吸收光谱测量装置对大气HONO和NO2进行了连续三日的实际观测,将测量得到的HONO浓度变化与差分吸收光谱测量装置的测量结果进行对比,线性相关系数R~2为0.917.

英文摘要:

We report the development of an incoherent broadband cavity enhanced absorption spectroscopy(IBBCEAS) based on an ultraviolet light emitting diode(UV-LED),and the IBBCEAS instrument is used for simultaneously measuring of the atmospheric HONO and NO2.The cavity-enhanced method is characterized by high sensitivity and spatial resolution.The incoherent broadband light is focused into a high-finesse optical cavity,two highly reflecting mirrors form the ends of the cavity,and the light is then trapped between the two highly reflecting mirrors,resulting in long photon residence time and long optical path length.The effects of the Rayleigh scattering of the gases in the cavity and stability of the UV-LED light source were discussed in this paper.The reflectivity of the highly reflecting mirror was calibrated by the difference of Rayleigh scattering of He and N2,and the optimum averaging time of the IBBCEAS instrument was confirmed to be 320 s by the Allan variance analysis.Detection limits(la) of 0.22 ppb for HONO and 0.45 ppb for NO2 were achieved with an optimum acquisition time of 320 s.In order to test the accuracy of measured results by the IBBCEAS instrument,concentrations of HONO and NO2 were recorded during about continuous three days by the IBBCEAS instrument and compared with the results obtained by a different optical absorption spectroscopy(DOAS)instrument.The results of HONO show a linear correction factor(R~2) of 0.917,in a slope of 0.897 with an offset of0.13 ppb;NO2 concentration measured by the IBBCEAS instrument accords well with the result obtained by the DOAS instrument,with a linear correlation of R~2 = 0.937,in a slope of 0.914 with an offset of-0.17 ppb.

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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