光腔衰荡光谱技术及其在痕量气体分析中的应用

光腔衰荡光谱(CRDS)技术是一种新兴的高灵敏度吸收光谱检测技术.在介绍光腔衰荡光谱检测原理和痕量气体浓度检测公式的基础上,总结了CRDS技术在痕量气体分析方面的优势.综述了CRDS技术在气体污染物、超纯气杂质和水分检测方面的应用.     

半导体激光器自混合效应对连续光腔衰荡技术的影响

根据光腔衰荡(CRD)原理开展了高反镜反射率测量技术的研究.采用基于半导体激光器自混合效应的连续光腔衰荡技术(SM-CRD)测量高反射率腔镜,不但简化了CRD技术应用的结构装置,同时也大大提高了入射光与衰荡腔之间的耦合效率.给出了半导体激光器由于自混合效应引起的频谱变化,分析了反馈光强度对半导体激光器输出特性的影响.使用反射率为99.914%的腔镜建立了1 064 nm高反射率测量装置,测量精度达到10-5量级.实验结果表明,使用该装置测量腔镜的反射率,不但大大降低了系统的成本,而且有利于提高系统的测量精度和稳定性.     

温室气体浓度监测的光腔衰荡光谱研究进展

全球气候变化给人类生活带来的影响受到世界各国的普遍关注,温室气体是影响和改变全球气候的关键因素之一,限制和降低温室气体排放量成为人类发展的重要议题.温室气体大多都在10"(每百万个气体分子中所含该种气体分子的个数)级别,且气体分子结构差异大,因此传统方法很难获得较高的精度,而光腔衰荡光谱法是能解决该难题的关键技术之一....     

基于光腔衰荡光谱的气体成份量测量技术

光腔衰荡光谱技术依赖于气体分子常数测量气体成份量,有望成为新一代基于自然常数的气体成份量基准方法。本文详细介绍了国内外研究机构对于光腔衰荡光谱法在气体成份量测量领域的研究现状,并在此基础上设计出一套基于Pound-Drever-Hall(PDH)锁频技术的光腔衰荡光谱测量装置,旨在完善目前实物计量标准的局限性。     

连续波腔衰荡技术的激光去谐方法

针对连续波腔衰荡技术的激光关断问题,本文提出通过调制激光器的驱动电流,即激光去谐方法,使连续波激光与衰荡腔离开谐振状态,实现对入射光的快速关断.该方法根据电流调制特点实现以往系统中声光或电光开关的功能,不需用外部光开关来切断光源,系统更加简便,节省成本.设计了基于激光去谐的连续波腔衰荡技术系统,分析了各器件的性能和工作原理,分析了去谐过程的特性,比较了激光去谐与激光关断的区别.结果表明,调制电流的关断时间比传统的光开关更短,衰荡曲线的单指数线形更加明显.     

微量气体定量分析的新方法:光腔衰荡光谱

包括半导体制造业在内的许多工业应用要求高纯度气体具有最少的杂质。微量水分的分析特别富有挑战性。光腔衰荡光谱法不但可以快速、准确地分析包括水分在内的微量杂质,而且不需要标准样气。对光腔衰荡光谱法作了简要介绍。     

光腔衰荡光谱法在痕量气体检测中的应用

气体检测有气相色谱法、非色散红外法、电化学电极法、光声光谱法、半导体气敏电极法、催化燃烧法、热导法、光离子化法等。光腔衰荡光谱法(CRDS)是一种新型的气体检测方法。它从原理上不需要标准气体标定,是极具潜力的痕量气体参考级测量方法。CRDS又叫光腔衰荡激光吸收光谱法,是一种高     

偏振光腔衰荡技术测量单层SiO2薄膜特性

为了探究特定沉积工艺参数下,不同沉积角度对SiO2光学薄膜损耗及应力双折射的影响,本文采用一种高灵敏探测方法—偏振光腔衰荡技术表征单层SiO2光学薄膜.该技术基于测量光学谐振腔内偏振光来回反射累积后的衰荡时间特性及产生的相位差振荡频率,实现光学元件的光学损耗和残余应力的同点、同时绝对测量.实验对60°、70°和80°沉...     

基于光腔衰荡光谱法的水汽线形强度测量

随着半导体芯片行业的迅速发展,对电子气体的要求也逐渐提高。半导体加工环境中的痕量水分会严重影响芯片的良率和可靠性。光腔衰荡光谱法是近年来发展的一种具有高灵敏度和准确性的痕量气体测量方法,线形强度是光谱法测量的重要参数。为测量痕量水分,建立了一套光腔衰荡光谱系统,测量了中心频率在 7171.10491cm-1和7177.6565cm-1的吸收光谱,通过HTP(Hartmann-Tran profile)线形拟合得到线形强度,测量结果的相对标准不确定度优于1.8%,与HITRAN、HITEMP和GEISA数据库比较,相对偏差小于6%。     

光腔衰荡光谱法测定气体中微痕量水不确定度评估

介绍了基于光腔衰荡光谱法测定气体中的微量水的方法原理,该方法适用于含量为0.2×10^-9～20×10^-6 mol/mol的所有气体中水分的测定。建立了光谱分析法的原始数学模型,对测定方法的不确定度进行了评估,结果表明该方法的扩展不确定度为（8～20）×10^-9 mol/mol（k=2,p=95%）。     

基于量子级联激光器的中远红外高反射率测量

利用光腔衰荡技术开展了中远红外波段的高反镜反射率测量研究.以中心波长9.7μm附近的脉冲量子级联激光器为光源,构建了高反射率测量实验装置.利用该装置对不同腔长下腔镜的反射率进行了测量,最终测定其反射率为99.9464%,测量重复性误差优于0.0014%.实验表明该测量装置重复性精度高,可用于中远红外高反镜反射率的精确测量.     

CO的第二泛频(3←0)跃迁谱线线形强度测量研究

CO分子是监测大气污染气体的优异示踪气体,要实现对CO分子实时监控就需要做到对气体浓度的精确快速测量。气体分子浓度测量可以利用测量吸收光谱和谱线线形强度得到,CO的(3←0)泛频谱带是吸收较弱的跃迁波段,利用以干空气为缓冲气体的200μmol/mol的CO混合物,基于稳频的光腔衰荡装置测量了在温度293K、压力13~93kPa下的CO分子R支3条跃迁谱线的吸收光谱。HTP(Hartmann-Tran profile)线形被用来获得这些谱线的线形强度,测量结果的相对标准不确定度优于1%,与国际HITRAN、HITEMP和GEISA光谱数据库比较,相对偏差小于4%。     

基于级联长周期光纤光栅的溶液折射率与浓度的测量研究

级联长周期光纤光栅的谐振峰对外界折射率较敏感,利用该特性制成的折射率传感器可以实现对溶液折射率和浓度的实时在线测量。通过对不同折射率的NaCl溶液和蔗糖溶液的实验研究,得出溶液折射率、浓度与谐振峰之间的关系。实验结果表明: LPGP较为灵敏的外界折射率范围为1~1.4513,在此范围内,随着外界折射率的增加,透射谱干涉峰的幅值逐渐减小而谐振波长逐渐向短波方向漂移。该传感器可应用于生物、化学、过程控制等高灵敏度传感领域的各种溶液进行监控,具有较高的实用价值。     

基于微机系统下管道煤气流量测量研究

在微机系统测量中引入了管道煤气相对湿度修正，并对采用湿度传感器转移相对湿度信号，建立了管道煤气中不同温度下所对应的水蒸汽饱和压力数据库，并采用对分搜索法调用数据库中的水蒸汽的饱和压力值，能快速在线测量管道煤气流量。该微机系统测量管道煤气流量误差小于1％。     

基于化学发光溶液示踪的射流浓度场测试分析系统

基于化学发光具有灵敏度高、不受外界光源干扰的优势,研究将化学发光溶液作为射流示踪剂的可行性,并开发了一套用于射流浓度场扩散规律研究的实验装置和测试分析系统。开展了化学发光体系的选择与优化、射流扩散实验装置的设计与开发（水槽实验装置、射流实验装置、图像采集与图像处理）、动水条件下射流浓度场扩散实验3方面的研究工作。构建的实验系统的特点在于以化学发光溶液作为射流浓度场的示踪剂,利用图像采集装置和图像处理程序来捕捉、分析射流浓度场时空动态变化的扩散过程。研究结果表明,过氧草酸酯类化学发光体系可以作为射流示踪剂来定量描述和分析射流浓度场的扩散特性,设计开发的实验装置和分析系统可以完成测定和分析动水条件下射流浓度场的任务。     

光纤环及其骨架材料膨胀系数测量方法研究与实现

介绍了一种光纤环及其骨架膨胀系数的简易测量方法,并组建了测量系统。利用铝材和不锈钢,对系统的可行性进行了验证,同时用该系统测量了光纤环及不同骨架的膨胀系数,并对实验数据进行了分析研究,实验结果表明:该系统能够为找出与光纤环相匹配的骨架材料提供技术支撑,具有一定的实用和推广应用价值。     

基于轨迹交叉理论的制造业生产安全问题研究

针对制造业生产现场中的生产安全问题,对人、物以及管理等因素进行分析,提出基于轨迹交叉理论的事故模型.轨迹交叉理论是一种研究事故致因的理论,可以概括为人为操作的失误与物的故障状态,两者轨迹交叉就会构成事故.通过对郑州市制造业企业员工进行抽样调查,利用提出的事故模型进行分析,并提出预防措施,积极预防和控制现场中人、物以及管理等方面的不安全因素,避免危险事故发生,保障生产制造企业安全生产的顺利进行.     

系统结构对转动惯量测量不确定度的影响

对于采用齿槽配合联接的扭杆扭矩转动惯量测量系统，首先根据动力学方程建立了系统的运动模型，然后详细地分析了齿槽配合间隙对测量不确定度的影响，即由于过渡时间的存在，使得测量数据增大，严重降低了测量准确度。在此基础上提出了一种过渡时间的近似计算方法，从而消除过渡时间的影响。数学仿真结果表明这种方法可以明显提高测量准确度。