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2μm波段高灵敏度离轴积分腔装置实际大气CO2测量
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:TN927.23[电子电信—通信与信息系统;电子电信—信息与通信工程]
  • 作者机构:[1]中国科学院安徽光学精密机械研究所,大气成分与光学重点实验室,合肥230031, [2]中国科学院大学,北京100049
  • 相关基金:国家自然科学基金青年科学基金(批准号:41205021)资助的课题
中文摘要:

利用分布反馈式二极管激光器为光源,搭建了一套2μm波段的离轴积分腔输出光谱装置.利用高纯甲烷气体,测量了腔镜反射率随腔内气体压力变化的规律.当腔内压力为3.59 k Pa时,标定的镜面反射率为0.99865,在此条件下,基长55 cm的离轴积分腔实现了407.4 m的吸收光程.选取CO2在4993.7431 cm^-1处的吸收谱线对实际大气中的CO2浓度进行了测量,探测限为0.53 ppmv(1σ),利用小波去噪对光谱信号进行了去噪处理,信噪比提高了80%,探测限提高到0.29 ppmv(1σ).利用搭建的装置在实验室内测量了从上午9:00到中午12:00实际大气中CO2的浓度,并与H2O/CO2分析仪进行了同时观测与对比分析,初步验证了测量装置的可靠性.

英文摘要:

An off-axis integrated cavity output spectroscopy(OA-ICOS) is established by using a fiber-coupled distributed feedback diode laser operating near 2 μm. Its performances are evaluated and optimized through experimental investigation via detecting the pure CH4 absorptions at different pressures. The reflectivity of the cavity mirror is measured to be 0.99865, which results in the effective total optical pathlength of up to 407.4 m based on a 55 cm cavity. It is shown that the OA-ICOS configuration can be used to obtain very long optical pathlength, leading to pretty high sensitive monitoring of atmospheric trace gases. Based on the developed OA-ICOS, the atmospheric CO2 measurements are made and its performance is improved by using the wavelet denoising approach. The CO2 absorption line at 4993.7431 cm^-1 is used for measuring the concentration. The measured results are compared with the results obtaind by a commercial H2O/CO2 analyzer. Agreement and disagreement are briefly discussed, and the results show that the OA-ICOS is reliable for detecting the atmospheric trace gases. The limitation of the developed OA-ICOS and the further steps towards the improvement in precision and accuracy are also presented.

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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