Газоанализатор, основанный на спектроскопии комбинационного рассеяния, с многомодовым диодным лазером в качестве источника возбуждения

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

Представлена концепция газоанализатора, основанного на спектроскопии комбинационного рассеяния, в котором в качестве источника возбуждения используется многомодовый диодный лазер синего диапазона. Исследованы методы уменьшения спектральной ширины излучения такого лазера за счет обеспечения внешней обратной связи. Показано, что при использовании для этой цели схемы с интерферометром Фабри–Перо разрешение регистрируемых спектров комбинационного рассеяния может достигать 8 см–1. В результате апробации разработанного газоанализатора было установлено, что при времени анализа 2 с достигнутое отношение сигнал/шум позволяет детектировать любой тип молекул, концентрация которых превышает 1%.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

M. Костенко

Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: matvey_mtv97@mail.ru
Ресей, 634055, Томск, просп. Академический, 10/3

И. Матросов

Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук

Email: matvey_mtv97@mail.ru
Ресей, 634055, Томск, просп. Академический, 10/3

A. Зарипов

Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук

Email: matvey_mtv97@mail.ru
Ресей, 634055, Томск, просп. Академический, 10/3

A. Таничев

Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук

Email: matvey_mtv97@mail.ru
Ресей, 634055, Томск, просп. Академический, 10/3

В. Волков

Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук

Email: matvey_mtv97@mail.ru
Ресей, 634055, Томск, просп. Академический, 10/3

С. Коркишко

Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук

Email: matvey_mtv97@mail.ru
Ресей, 634055, Томск, просп. Академический, 10/3

Д. Петров

Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук; Томский государственный университет

Email: matvey_mtv97@mail.ru
Ресей, 634055, Томск, просп. Академический, 10/3; 634050, Томск, просп. Ленина 36

Әдебиет тізімі

  1. Petrov D.V., Matrosov I.I., Tanichev A.S., Kostenko MA., Zaripov A.R. // Atmos. Ocean. Opt. 2022. V. 35. P. 450. https://doi.org/10.1134/S1024856022040157
  2. Schluter S., Krischke F., Popovska-Leipertz N., Seeger T., Breuer G., Jeleazcov C., Schuttler J., Leipertz A. // J Raman Spectrosc. 2015. V. 46. P. 708. https://doi.org/10.1002/jrs.4711
  3. Petrov D.V., Matrosov I.I., Zaripov A.R., Tanichev A.S. // Sensors. 2022. V. 22. P. 3492. https://doi.org/10.3390/S22093492
  4. Gao Y., Dai L.-K., Zhu H.-D., Chen Y.-L., Zhou L. // Chinese J. Anal. Chem. 2019. V. 47. P. 67. https://doi.org/10.1016/S1872-2040(18)61135-1
  5. Khannanov M.N., Kirpichev V.E. // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 2021. V. 85. P. 169 https://doi.org/10.3103/S1062873821020131
  6. Sieburg A., Knebl A., Jacob J. M., Frosch T. // Anal. Bioanal. Chem. 2019. V. 411. P. 7399. https://doi.org/10.1007/s00216-019-02145-x
  7. Hippler M. // Anal. Chem. 2015. V. 87. P. 7803. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.5b01462
  8. Magnotti G., KC U., Varghese P.L., Barlow R. S. // J. Quant. Spectrosc. Radiat .Transf. 2015. V. 163. P. 80. https://doi.org/10.1016/J.JQSRT.2015.04.018
  9. Petrov D.V., Matrosov I.I., Kostenko M.A. // Quantum. Elec. 2021. V. 51. P. 389.https://doi.org/10.1070/qel17543
  10. Hanf S., Keiner R., Yan D., Popp J., Frosch T. // Anal. Chem. 2014. V. 86. P. 5278.https://doi.org/10.1021/ac404162w
  11. Velez J. S.G., Muller A. // Opt. Lett. 2020. V. 45. P. 133.https://doi.org/10.1364/ol.45.000133
  12. Petrov D.V., Matrosov I.I., Kostenko M.A. // Opt. Laser Technol. 2022. V. 152. P. 108155.https://doi.org/10.1016/J.OPTLASTEC.2022.108155
  13. Wang P., Chen W., Wan F., Wang J., Hu J. // Appl. Spectrosc. Rev. 2019. V. 55. P. 393.https://doi.org/10.1080/05704928.2019.1661850
  14. Wang P., Chen W., Wan F., Wang J., Hu J. // Opt. Express. 2019. V. 27. P. 33312.https://doi.org/10.1364/OE.27.033312
  15. Wang P., Chen W., Wang J., Tang J., Shi Y., Wan F. // Anal. Chem. 2020. V. 92. P. 5969.https://doi.org/10.1021/ACS.ANALCHEM.0C00179
  16. Yang Q.Y., Tan Y., Qu Z.H., Sun Y., Liu A.W., Hu S.M. // Anal. Chem. 2023. V. 95. P. 5652.https://doi.org/10.1021/acs.analchem.2c05432
  17. Velez J.S.G., Muller A. // Meas. Sci. Technol. 2021. V. 32. P. 045501.https://doi.org/10.1088/1361-6501/abd11e
  18. Singh J., Muller A. // Analyst. 2021. V. 146. P. 6482.https://doi.org/10.1039/D1AN01254A
  19. Sharma R., Poonacha S., Bekal A., Vartak S., Weling A., Tilak V., Mitra C. // Opt. Eng. 2016. V. 55. P. 104103.https://doi.org/10.1117/1.oe.55.10.104103
  20. Schrotter H.W., Klockner H.W. Raman Spectrosc. Gases Liq. / Ed. by A. Weber, Berlin: Springer-Verlag, 1979. P. 123.https://doi.org/10.1007/978-3-642-81279-8_4
  21. Petrov D.V. // Appl. Opt. 2016. V. 55. P. 9521.https://doi.org/10.1364/AO.55.009521
  22. Butterworth T.D., Amyay B., Bekerom D.v.d., Steeg A.v.d., Minea T., Gatti N., Ong Q., Richard C., van Kruijsdijk C., Smits J.T., van Bavel A.P., Boudon V., van Rooij G.J. // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf. 2019. V. 236. P. 106562.https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2019.07.005
  23. Tanichev A.S., Petrov D.V. // J. Raman Spectrosc. 2022. V. 53. P. 654.https://doi.org/10.1002/jrs.6145
  24. Papineau N., Pealat M. // J. Chem. Phys. 1983. V. 79. P. 5758.https://doi.org/10.1063/1.445763
  25. Gordon I.E., Rothman L.S., Hill C. et al. // J. Quant. Spectrosc. Radiat .Transf. 2017. V. 203. P. 3.https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2017.06.038
  26. Fletcher W.H., Rayside J.S. // J. Raman Spectrosc. 1974. V. 2. P. 3.https://doi.org/10.1002/jrs.1250020102
  27. Miller C.E., Brown L.R. // J. Mol. Spectrosc. 2004. V. 228. P. 329.https://doi.org/10.1016/j.jms.2003.11.001
  28. Petrov D.V., Matrosov I.I. // Appl. Spectrosc. 2016. V. 70. P. 1770.https://doi.org/10.1177/0003702816644611

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Fig. 1. Laser diode emission spectrum.

Жүктеу (11KB)
Метадеректер
3. Fig. 2. Optical schemes for reducing the spectral linewidth of a diode laser: using a diffraction grating (a) and a Fabry-Perot interferometer (b).

Жүктеу (12KB)
Метадеректер
4. Fig. 3. Spectra (a) and half-widths (b) of the generation line at different distances (D) between the laser and the diffraction grating.

Жүктеу (24KB)
Метадеректер
5. Fig. 4. Laser emission spectra in the circuit shown in Fig. 2b, with and without an interferometer.

Жүктеу (15KB)
Метадеректер
6. Fig. 5. Block diagram of the Raman gas analyzer model: 1 — laser, 2 — Fabry-Perot interferometer, 3 — mirror, 4 — lens (f = 75 mm), 5 — radiation trap, 6 — gas cell, 7 and 9 — lens objectives (f/1.4, f = 25 mm), 8 — absorption light filter ZhS-16, 10 — f/1.4 spectrometer.

Жүктеу (10KB)
Метадеректер
7. Fig. 6. Raman spectra of atmospheric air in the wavenumber range of 500–4000 cm⁻¹.

Жүктеу (17KB)
Метадеректер
8. Fig. 7. Calculated spectra of a mixture of oxygen and carbon dioxide in a ratio close to the ratio in atmospheric air, for different widths of the instrumental function.

Жүктеу (16KB)
Метадеректер

© Russian Academy of Sciences, 2024