n2o物质微量成分的腔增强吸收光谱检测技术研究

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1、万方数据浙江师范大学硕士学位论文Sc．M．DissertationofZhejiangNormalUniversityResearchonCertainsubstancetraceelementsofCavityEnhancedAbsorptionSpectroscopy一-一一-硕士研究生：吴志伟MasterDegreeCandidate：WuZhiwei导师：周卫东Tutor：ZhouWeidong中国·金华·浙江师范大学ZhejiangNormalUniversity,Jinhua，China二零一四年五月May,2014万方数据J

2、IfIJIIrllIIIFIIllIIIIIllI

3、IllfIlllrIJflIllfY2665721硕士研究生学位论文研究生姓名：导师姓名、职称：申请学位级别：专业名称：论文答辩时间：学位授予时间：塾：到刚一一～一一一万方数据N20物质微量成分的腔增强吸收光谱检测技术研究摘要随着工业的发展和人们的生活水平的提高，人类生存的环境也越来越受各种污染气体的严峻考验。所以我们必须迫切地采取有力的措施监视和治理这些气体污染物。腔增强吸收光谱(CavityEnhancedAbsorptionSpectroscopy)、腔衰荡吸收光谱(CavityRing—downSpectroscopy)是近二十年来发展迅速和应用广泛的腔内高灵敏微量气体光谱检测技术

4、。本质上腔增强吸收光谱技术与腔衰荡光谱技术的工作原理类似，也具有较长的吸收光程，良好的检测灵敏度和光谱分辨率等优点；二者相比，腔增强吸收光谱技术省去了腔衰荡装置中昂贵的光电开关，降低了实验成本，从而使得光路的调节更加简单。目前人们已将这种技术应用于研究人类星际探测、大气化学、环境监测、光谱学、医学诊断等各种领域。在环境污染气体检测的研究领域中，研制出小型化、便携式、误差小的气体浓度实时检测仪器装置和发展完善高灵敏的气体检测技术具有很大的应用价值及前景，鉴于腔增强吸收光谱技术所具有的上述独特优势，很有必要开发出基于该技术的的微量物质气体监测仪。本论文具有以下五个章节：第一章为绪论部分：开始我

5、们简要的叙述了激光光谱学知识，其次介绍了微量气体的检测方法，主要包括传统的非光谱检测方法和现代发展较成熟的的高灵敏激光光谱技术。然后介绍了国内外腔增强吸收光谱技术的研究进展，最后引出本次研究的主要工作：根据连续波的腔增强吸收光谱技术，搭建了连续波激光腔增强吸收光谱实验装置，并开展了N20等气体的检测。第二章详细介绍了吸收光谱基础(分子吸收光谱、原子吸收光谱、气体吸收光谱)、比尔．朗伯定律以及吸收光谱的相关计算和分析。第三章介绍了连续波的腔增强吸收光谱(CW-CEAS)相关理论。首先分析了无源腔特性和光谐振腔模式理论，然后阐述了连续波的腔增强吸收光谱(CW二CEAS)技术及原理、实验装置和光

6、谱测量。万方数据第四章研究采用CW-．CEAS腔增强对气体N20的光谱测量分析。先简要介绍了HITRAN数据库，以及本次实验研究对象N20及其分子结构和光谱；并结合近红外吸收光谱知识，选取了合适的吸收谱线和光源确，利用腔增强吸收光谱技术对一氧化二氮在6564．39cm’1处的一条弱吸收线进行实验研究，得到了一氧化二氮分子的吸收光谱图，分析了其光谱线宽，压强与光谱线展宽关系，以及N20粒子数密度与吸收强度的变化；论文还对一氧化二氮和二氧化碳混合气体中各成分检测进行了讨论。验证了建立的基于连续波腔增强吸收光谱技术的装置在实际相关气体的光谱检测应用中的可行性及操作的稳定性。关键词：腔增强吸收光谱

7、；比尔．朗伯定律；一氧化二氮分子；吸收光谱测量；N20的检测极限万方数据ResearchonCertainsubstancetraceelementsofCavityEnhancedAbsorptionSpectroscopyAbstractWiththedevelopmentofindustryandimprovementofpeople’Slivingstandard，human’Ssurvivalenvironmentissufferingfromvariouspollutinggases．Therefore，wemusttakeurgentandeffectivemeasurest

8、omonitorthesegaseouspollutants．Inthelasttwodecades，CavityEnhancedAbsorptionSpectroscopyandCavityRing—DownAbsorptionSpectroscopyarerapidlydeveloped，widelyappliedandhighsensitivityinnercavitytracegasspectr2Lldetect