中紅外ppb級CH4測量激光器模塊 - 筱曉光子AOL實驗室④ 2022-09-23

筱曉光子AOL實驗室④—— 利用直接吸收法測量甲烷在 中紅外波段的吸收曲線 

中紅外光譜吸收技術在光譜吸收應用中具有很多優勢。首先，氣體在中紅外波段的吸收峰普遍具有更高的吸收系數，在檢測ppb濃度級別的氣體時能發揮關鍵作用，在檢測時也可以使用短光程氣室，大大降低了光路調節的難度。另外，中紅外波段有著更大的光譜范圍，在一定程度上減小了不同氣體在檢測中的互相干擾。

得益于中紅外吸收譜線超高的吸收系數，我們可以使用直接吸收法，它利用激光器波長直接掃過被測氣體的特征吸收區，采用的半導體激光光源的光譜寬度遠小于氣體吸收譜線的展寬，得到單線吸收光譜，不需要鎖相放大器等復雜電路模塊，簡化了實驗系統。

本周我們使用空間光對穿技術，探測工業排氣中的甲烷吸收峰。甲烷在3291nm附件有一個很強的吸收峰，因此我們選用了的ICL激光器，LD溫度控制為20℃，電流掃描范圍控制在50~70mA，將輸出激光用一個中紅外波段準直透鏡準直后通過甲烷標準氣室。

甲烷標準氣室長度為8cm，內部含有高濃度甲烷氣體。激光穿過標準氣室后，在激光輸出端放置MCT光電探測器，將光信號轉化為電信號。

 將MCT的電信號接在示波器上，我們可以看到激光掃描區間有一處很強的凹陷，這就是甲烷在3291nm的吸收峰了。

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