光腔衰荡光谱法测量大气中的NO3和N2O5

本文应用基于二极管激光器的双路光腔衰荡光谱技术,分别对大气中NO₃和N₂O₅浓度进行监测. 通过使用实验室标准样校正有效吸收腔长比R_L和系统的总损耗系数?,并获得了NO₃有效吸收截面. 该装置在时间分辨率为1 s时,对NO₃的测量灵敏度达到1.1 pptv,N₂O₅被在线转换成NO₃,从而被另一路光腔衰荡光谱装置探测. 利用该装置,对合肥市区冬季夜间大气中的NO₃,N₂O₅浓度进行了实时监测. 通过对比一次大气快速清洁过程中氮氧化物、臭氧、PM_2.5等组分的浓度变化,讨论了大气环境下可能影响NO₃及N₂O₅浓度的因素.     

二极管激光腔衰荡光谱技术测量大气NO_2

介绍了在409 nm处采用二极管激光腔衰荡光谱(CRDS)技术探测大气中NO2的浓度(体积分数,下同)。通过调制二极管激光器参数,优化其输出光谱,获得NO2的有效吸收截面。探讨水蒸气、臭氧及其他痕量气体可能引起的测量干扰。时间分辨率为1 s时,系统探测限为6.6×10-11。考虑到NO2气体吸收截面和系统RL(衰荡腔长与腔内气体单次吸收光程长的比值)的不确定性,该系统的测量误差为±4.5%(1σ)。在实验室条件下,该系统和非相干宽带腔增强(IBBCEAS)系统同时测量NO2样气,将二者测量结果进行了对比,测量结果具有很好的一致性,线性拟合斜率为0.988±0.005,相关性为0.99。同时该系统被应用于实际环境大气中NO2浓度的测量,测得NO2浓度在1×10-8~5×10-8范围内,平均浓度为3.5×10-8。为了证实CRDS系统的测量结果,将其与长光程差分吸收光谱(LP-DOAS)系统测量NO2浓度的结果进行对比,二者获得了较好的一致性。实验结果表明,CRDS技术可实现大气中NO2高灵敏度、高时间分辨率的在线探测。     

宽带腔增强吸收光谱法测量大气NO2定标方法研究

非相干宽带腔增强吸收光谱法定量探测大气痕量气体浓度需要准确定标。以定量探测大气NO₂为目的,建立了基于蓝色发光二极管光源的非相干宽带腔增强吸收光谱测量系统,研究了(1)仅使用浓度已知的NO₂吸收光谱、(2)同时使用浓度已知的NO₂和纯氧气中氧气二聚体O₂-O₂吸收光谱、(3)利用纯氮气和纯氦气的瑞利散射消光差异等三种方法,分别获取非相干宽带腔增强吸收光谱在430～490 nm波段的镜片反射率定标曲线。三种方法得到的镜片反射率最大值对应波长均约为460 nm,但这些最大值存在一定差异,分别为0.999 25,0.999 33和0.999 37。利用NO₂样气吸收测量对比了三种定标方法,发现方法(1)与另外两种方法的测量结果不一致性分别约为14%和19%,而后两种方法所测结果的不一致性仅为4%。测量结果表明,NO₂标准气体浓度的不准确性以及壁损耗等因素恶化了方法(1)的定标精度,应尽量避免使用该定标方法。通过对实际大气中NO₂和O₂-O₂在440～485 nm波段内的同时测量,进一步验证了非相干宽带腔增强吸收光谱法的高灵敏度以及所用标定方法的有效性。     

光腔衰荡光谱法中衰荡时间的优化提取

采用列文伯格 马夸尔特算法（L M）和最小二乘法（LS）对带有高斯白噪音的两种模拟衰荡信号进行了拟合分析.结果表明:L M相对于LS所得结果更准确,相对误差更小,抗噪音能力更强,且重复性更好.搭建了两种光腔衰荡光谱法系统,分别得到连续和脉冲衰荡信号,依据理论分析结果对实验数据进行了处理,所得结论与模拟结果一致.     

光反馈光腔衰荡和脉冲光腔衰荡技术测量腔镜高反射率的对比研究(英文)

基于半导体激光器的光反馈效应,提出了光反馈光腔衰荡技术用于测量腔镜的高反射率。相对于没有光反馈的情况,光腔衰荡信号振幅提高了两个数量级,从而大大提高了高反射率测量精度。在四个衰荡腔长采用光反馈光腔衰荡技术测量得到的腔镜反射率非常一致,统计平均值为99.9356±0.0008%。通过实验比较了光反馈光腔衰荡和脉冲光腔衰荡技术。结果表明,光反馈光腔衰荡技术的测量精度比脉冲光腔衰荡技术高。     

开放光路非相干宽带腔增强吸收光谱技术测量大气NO2

采用蓝色发光二极管(LED)作为非相干宽带腔增强吸收光谱技术(IBBCEAS)系统光源,测量了436～470nm波段内NO2样气的吸收,验证IBBCEAS的高探测灵敏度。通过氮气和氦气两者瑞利散射截面的差异标定了镜片在430～490nm波段内的反射率,并利用纯氧中氧气二聚体(O2-O2)在477nm处的吸收验证了镜片反射率标定的准确性。镜片反射率在461nm处最大且为0.99937,光学腔长度为73.5cm时的最大有效光程为1.17km。当光谱采集时间为20s时,NO2的探测灵敏度(1σ)达到了0.25×10-9。进行了开放光路下环境大气中NO2和O2-O2在454～486nm波段内的吸收测量,结果表明大气中气溶胶等颗粒物的Mie散射消光降低了IBBCEAS仪器的探测灵敏度(1.04×10-9)。大气中O2-O2的测量为IBBCEAS吸收光程的在线标定提供了一种可行的途径。     

CO2/CO干扰下基于腔衰荡吸收光谱的痕量H2S浓度测量

H₂S作为一种有毒且腐蚀性较强的气体污染物,实现其浓度的准确测量意义重大.实际工业过程中,H₂S测量常受其他排放产物的干扰,本文基于腔衰荡吸收光谱技术(CRDS)通过扫描6336—6339 cm^-1范围内的吸收光谱,实现了H₂S/CO₂/CO三组分物质浓度的同步测量,为实际工业过程中物质干扰下的H₂S浓度测量提供新思路.首先,对不同采样长度下提取衰荡时间的准确性进行分析,发现衰荡信号的采样长度约为衰荡时间的8倍时,衰荡时间提取效果最好;通过不同压力对比实验确定最佳实验压力工况为50 kPa,并将最佳采样长度与压力工况应用于H₂S浓度测量.随后,改变H₂S浓度对CO₂/CO干扰下系统对痕量H₂S浓度的测量效果进行检验,并对不同稀释比例下浓度测量结果的线性度进行分析.最后,对本文CRDS系统的检测限进行分析,通过对4组低浓度H₂S光谱的信噪比进行分析,...     

光腔衰荡光谱法测量大气中的NO_3和N_2O_5（英文）

本文应用基于二极管激光器的双路光腔衰荡光谱技术,分别对大气中NO_3和N_2O_5浓度进行监测.通过使用实验室标准样校正有效吸收腔长比R_L和系统的总损耗系数η,并获得了NO_3有效吸收截面.该装置在时间分辨率为1 s时,对NO_3的测量灵敏度达到1.1 pptv,N_2O_5被在线转换成NO_3,从而被另一路光腔衰荡光谱装置探测.利用该装置,对合肥市区冬季夜间大气中的NO_3,N_2O_5浓度进行了实时监测.通过对比一次大气快速清洁过程中氮氧化物、臭氧、PM_(2.5)等组分的浓度变化,讨论了大气环境下可能影响NO_3及N_2O_5浓度的因素.     

多轴差分吸收光谱仪反演大气NO2的比对试验

为了满足卫星遥感产品地基验证平台中不同仪器观测数据一致性的要求, 2011年9月, 将3台不同设计方案、不同操作方式的多轴差分吸收光谱仪(MAX-DOAS) 集中在中国科学院大气物理研究所香河大气探测综合试验站, 进行了近20天的同步观测测试. 并对所有仪器统一观测方位角, 分别采用相同的紫外、可见光波段的特征吸收带及吸收截面进行NO₂柱浓度的反演试验. 系统的比对分析表明: 3台MAX-DOAS的反演误差大都保持在6%以内, 说明仪器性能良好, 比较稳定; 紫外波段的反演结果略小于可见光波段, 尤其在阴天, 这是由于两波段对分子及气溶胶散射的敏感性不同造成的; 以可见光波段的反演结果为标准, 对紫外波段的反演结果进行系统订正, 订正后的各组数据一致性非常好, 满足卫星大气成分NO₂柱浓度遥感产品不同地基验证站点数据稳定、一致的要求. 关键词： MAX-DOAS 2')" href="#">NO₂ 斜柱浓度 比对试验     

高灵敏的连续激光光腔衰荡光谱仪及其应用

基于连续可调谐的钛宝石激光光源,建立了光腔衰荡光谱(CRDS)装置,实验表明,其不但具有10-4cm-1的光谱分辨率,测靖灵敏度也好于10-10·cm-1.通过对C2H2气体在12 696.4 cm-1附近的吸收光谱测量,验证了该装置的定量测量能力,并通过对混有痕量C2H2气体的氮气样品的光谱测量,表明该装置对C2H2...     

C2H2 Overtones Near 12300 cm-1 Revisited with a Very Sensitive Cavity Ring-down Spectrometer

利用单模连续的钛宝石激光器, 构建了一台光腔衰荡光谱仪, 其可探测的最小吸收可达1.8×10^-10/cm. 该光谱仪被用来记录C₂H₂分子在12240～12350 cm^-1的泛频光谱. 与在同一波段测量的已报到的CRDS和激光腔内吸收光谱仪结果比较,本测量同时具有更好的灵敏度和精度. 由此,获得了乙炔分子在12290.12、12311.82和12350.61 cm^-1附近高泛频谱带更准确的振转参数     

CO2对790 nm附近水线的压力加宽和位移

采用高灵敏的激光光腔衰荡光谱技术研究了CO₂对¹⁶O水分子v²+3v³振动带跃迁线的压力诱导效应. 为了抑制水的自碰撞效应,水的压力在实验中低于0.5 Torr. 基于铷原子吸收线和超稳法布里-珀罗标准确定了跃迁谱线高达10^-5 cm^-1精度的绝对频率. 采用软碰撞模型对吸收线进行模拟,获得了对应的线形参数.     

High sensitivity cavity ring down spectroscopy of CO2 overtone bands near 790 nm

The dyad bands of near 790 nm have been recorded with a continuous-wave cavity ring-down spectrometer. Two cold bands and the two associated hot bands are observed in this region. High sensitivity of the 1×10⁻¹⁰/cm level allows one to detect weak transitions with satisfied accuracy. The absolute line intensities have also been retrieved with an estimated accuracy of 2% for majority of the unblended lines. The vibrational transition dipole moment squared values and the empirical Herman-Wallis coefficients are presented for two cold bands. The comparison of the retrieved line positions and intensities with those given in the Carbon Dioxide Spectroscopic Databank shows clear deviation and indicates the empirical calculation can be further improved using the present spectroscopy data.     

Thermal decomposition of Mo(CO)6 on thin Al2O3 film: A combinatorial investigation by XPS and UPS

A thin and homogeneous alumina film was prepared by deposition and oxidation of aluminum on a refractory Re(0 0 0 1) substrate under ultrahigh vacuum conditions. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS) and high-resolution electron-energy-loss spectroscopy (HREELS) demonstrate that the oxide film is long-range ordered, essentially stoichiometric and free from surface hydroxyl groups. The chemisorption and thermal decomposition of Mo(CO)₆ on the Al₂O₃ film were investigated by means of XPS and UPS. Mo(CO)₆ adsorbs molecularly on the oxide film at 100 K; however, thermal decomposition of the adsorbate occurs upon annealing at high temperatures. Consequently the metallic molybdenum clusters are deposited on the thin alumina film via complete decarbonylation of Mo(CO)₆.     

光腔衰荡光谱研究PH2自由基在465-555 nm的光谱

采用光腔衰荡光谱记录了465-555 nm范围内PH₂自由基在射流冷却条件下的吸收光谱. 在超声射流条件下对氩载气中的PH₃和SF₆混合物直流放电产生PH₂自由基. 得到了7个有精细转动结构的振转谱带,并归属为PH₂自由基?²A₁- Χ²B₁电子跃迁的0⁰₀、2ⁿ₀、2ⁿ₁ (n=1-3)跃迁. 在已有的基础上,重新归属每一个振转谱带的转动量子数和转动项值;进一步精细化转动常数、离心畸变常数和自旋转动相互作用常数. 另外还简单讨论了每个K结构受到其它电子态的微扰.     

Triple quantum MQMAS spectroscopy of (I=7/2) in Na3Co(NO2)6 and trans-Co[(en2)(NO2)2]NO3 interplay between the quadrupole coupling and anisotropic shielding tensors

The purpose of this paper is to investigate the interplay between the chemical shielding anisotropy and quadrupole interaction in MQMAS spectra. in the compounds Na₃Co(NO₂)₆ and trans-Co[(en₂)(NO₂)₂]NO₃ provides model systems for such an investigation. Furthermore, only few results have been reported on the application of the MQMAS method to a spin I=7/2. The possibilities of the MQMAS spectroscopy for determining the relative orientation of the two tensors and its advantage over previous techniques are discussed. Reported experimental spectra at different spinning speeds of Na₃Co(NO₂)₆ are accurately reproduced by our theoretical simulations. The calculations are based on a recent approach, summarized in the present paper, which allows one to perform efficient simulations of MQMAS spectra including all interactions and their time-dependence throughout the experiment. This is necessary for calculating accurate MQMAS spectra including the spinning sideband pattern. In the case of trans-Co[(en₂)(NO₂)₂]NO₃ where the quadrupolar interaction and chemical shielding are stronger and their axes are non-coincident, the MQMAS spectrum is strongly distorted due to the unsufficient spinning speed and RF power. In this case, MAS at different spinning speeds is shown to provide valuable information.     

Temperature and pressure effects on formation and decomposition of phenylvinylperoxy radicals in the C6H5C2H2 + O2 reaction

The effects of temperature and pressure on the formation and decomposition of C₆H₅C₂H₂O₂ in the C₆H₅C₂H₂ + O₂ reaction have been investigated at temperatures from 298 to 378 K by directly monitoring the C₆H₅C₂H₂O₂ radical in the visible region by cavity ringdown spectrometry (CRDS). The rate constant for the C₆H₅C₂H₂ + O₂ association and that for fragmentation of C₆H₅C₂H₂O₂ were found to be k₁ (C₆H₅C₂H₂ + O₂ → C₆H₅C₂H₂O₂) = (3.20 ± 1.19) × 10¹¹ exp(+760/T) cm³ mol⁻¹ s⁻¹ and k₂ (C₆H₅C₂H₂ O₂ → C₆H₅CHO + HCO) = (1.68 ± 0.13) × 10⁴ s⁻¹, respectively. Additional kinetic measurements by pulsed laser photolysis/mass spectrometry show that C₆H₅CHO was produced in the C₆H₅C₂H₂ + O₂ reaction as predicted and the formation of C₆H₅CHO from the decomposition of C₆H₅C₂H₂O₂ is temperature-independent, consistent with the CRDS experimental data.