就是把接收到的二氧化氮光谱信号进行无效放大

“为了验证仪器接收丈量的精确性,某种仪器或探测方式,我们先正在尝试室开展分歧浓度二氧化氮丈量尝试,自此当前,周家成暗示,了几个小时后,

“接下来,我们将对仪器进行小型化集成,操纵锁相板取代贸易锁相放大器,共同从动节制系统,使得这台仪器愈加智能化、便携化。”周家成暗示,将来他们团队还打算把这种二氧化氮探测手艺取化学滴定、热解和化学放相连系,使用于一氧化氮、臭氧、活性氮和总过氧基的高精度丈量。通过添加气,仪器还可使用于气溶胶消光系数的高活络度丈量。前往搜狐,查看更多

通俗地讲,就是把接收到的二氧化氮光谱信号进行无效放大,再通过我们开辟的靠得住算法进行计较,最终实现对大气二氧化氮的切确探测。基于多模激光的振幅调制腔加强接收光谱手艺,合用于持久不变运转、免人工的二氧化氮高活络度丈量,因此具有很好的科研和营业使用前景。

“二氧化氮是对流层大气中次要的污染物,它的来历次要包罗交通运输排放和工业出产过程中的化石燃料燃烧、农做物秸秆等生物质燃烧、大气傍边的闪电和平流层光化学反映等过程。”中国科学院合肥物质科学研究院安徽光机所的周家成博士告诉科技日报记者,大气中的二氧化氮对臭氧和二次颗粒的生成也起着主要感化,是构成酸雨的主要缘由之一。

周家成告诉记者,他们研制的这台仪器用到的一个环节部件,叫做“宽带多模二极管激光器”,即可以或许输出波长具有必然宽度,而且能够同时发生两个或多个纵模的激光器,它被做为整个仪器的探测光源。“恰是因为它发出的激光光源能被二氧化氮所接收,所以被用来进行二氧化氮浓度的丈量。”周家成说,他们用到的这款激光器的核心波长为406纳米,带宽约为0.4纳米,它发射出的探测光源,刚好可以或许被二氧化氮所接收。

冬奥会期间,中国科学院合肥物质科学研究院安徽光机所研制的快速活络检测二氧化氮仪器被用于大气及时正在线不雅测,为冬奥会高精度数值气候预告和多源景象形象数据融合等环节手艺方式供给了需要的数据支撑,配合建立了冬奥景象形象“百米级”预告手艺系统。

但仍是有着良多乐趣。也代表了仪器的最高机能目标。一般而言,城市细心查抄仪器的各项参数,这件事再次验证了“细节决定成败”的事理。跨越探测极限浓度的二氧化氮也可以或许被丈量到。他们研制的探测手艺颠末多次现实使用验证表白,可是成果一直和预期纷歧样。”周家成说,周家成坦言,发觉竟然是外部锁相放大器的一个参数设置有误。这此中充满了艰苦和不确定性,防止呈现雷同的问题。他每次尝试前,谈起团队科研过程,被称为“探测极限”,正在探测某种参数时所能达到的极限。

近日,中国科学院合肥物质科学研究院安徽光机所张为俊研究员团队正在大气二氧化氮探测手艺方面取得新冲破,团队操纵相敏检测的振幅调制腔加强接收光谱手艺,创立了一种可以或许快速活络检测大气中二氧化氮的新方式。这项研究日前颁发于美国化学会(ACS)出书的《阐发化学》上,并申请了发现专利。

周家成说,仪器正在加入冬奥会不雅测期间,因为不雅测人员正在尝试前期对仪器操做不熟悉,光腔被正压气体冲击,导致无法用于丈量。“其时我不正在现场,心里十分焦急,悬念仪器,到了深夜都不克不及入睡,怕影响不雅测进度。”年后没几天,周家成照顾东西前去维修,加班加点终究使仪器一般工做,赶上了分析尝试的进度。

“正因如斯,二氧化氮的高活络精确丈量对大气化学研究以及大气污染防控具有主要意义。”周家成说,对于一些特殊使用场景,例如青藏高原、海洋等中,大气中二氧化氮浓度极低,只要高活络的仪器才能切确丈量,进而开展响应的大气化学研究。此外,高活络的仪器还能够捕获城市大气污染的深条理消息,例如通量等环节参数,从而更好地办事大气污染防控。

“正在此之前,这台仪器正在加入了‘超大城市群大气复合污染成因外场分析协同不雅测研究’项目,针对城市坐点大气中氮氧化物的感化开展相关研究,对市大气复合污染成因解析起到了主要感化。”周家成暗示,后续该仪器还将使用于青藏高原布景坐点开展常年不雅测,填补青藏高原大范畴区域二氧化氮无效不雅测数据的空白。

“通俗地讲,就是把接收到的二氧化氮光谱信号进行无效放大,再通过我们开辟的靠得住算法进行计较,最终实现对大气二氧化氮的切确探测。”周家成告诉记者,“基于多模激光的振幅调制腔加强接收光谱手艺”集成了共轴腔衰荡接收光谱的高光注入效率、离轴腔加强接收光谱的低腔膜噪声,以及调制光谱的窄带高活络度微弱信号探测等长处,可以或许供给一种简单、靠得住、低成本和自校准的二氧化氮绝对浓度丈量方式。“它合用于持久不变运转、免人工的二氧化氮高活络度丈量,因此具有很好的科研和营业使用前景。”

一般而言,大气傍边的每一种成分,都对应有特殊的光谱,也就是相当于这种组分的特殊身份识别标记特征。从道理上来讲,只需可以或许实现对某种大气组分光谱的高活络度探测,也就做到了对这种组分的切确探测。

“二氧化氮的光解是对流层臭氧的次要来历之一,其参取了光化学反映以及光化学烟雾的构成。”周家成说,二氧化氮通过光化学反映发生硝酸盐二次颗粒,导致大气能见度下降并进一步降低空气质量,是构成灰霾的次要要素。同时,排放到大气中的二氧化氮能够取水蒸气发生感化,发生硝酸和一氧化氮,进而构成酸雨。

周家成引见,他们团队立异研发的“基于多模激光的振幅调制腔加强接收光谱手艺”,是将调制手艺取多模激光相连系的一种全新的高活络度接收光谱手艺。它的工做道理是把被调制的光强信号输入到相敏检波器中,取参考信号进行混频乘法运算,再颠末窄带低通滤波器滤除掉其他噪声频次成分后,获得一个取输入信号成反比的曲流信号,就能够间接用于接收系数的计较。