科學家在多通道光聲光譜技術(shù)研究方面取得了新的突破

  中國科學家在多通道光聲光譜技術(shù)研究方面取得了新的突破，該研究工作得到了國家自然科學基金面上基金、青年基金以及中國科學院青年創(chuàng)新促進會等項目的支持。
  近期，中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院，安徽光學精密機械研究所高曉明研究團隊劉錕副研究員，在多通道光聲光譜技術(shù)研究方面取得了新的突破，相關(guān)研究工作以Multi-resonator photoacoustic spectroscopy為題發(fā)表在Sensors and Actuators B: Chemical。
  光聲光譜是一種靈敏度高、選擇性好、結(jié)構(gòu)簡單的光譜傳感手段，多組分同步探測傳感器可廣泛應(yīng)用在大氣探測、環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)和電力等領(lǐng)域，光聲光譜儀的一個聲學腔只有一個最佳的工作頻率f0，在采用多光源進行多組分同時探測時，無法區(qū)分、提取各光源所對應(yīng)的光聲信號，只能采用分時復(fù)用或一個 激光 頻率對應(yīng)一個光聲池的方式，大大增加了光聲光譜多組分探測系統(tǒng)的復(fù)雜性、體積和成本。因此，光聲光譜儀器如何采用多光源實現(xiàn)多組分同時探測一直是一個有待解決的技術(shù)瓶頸。
  安光所高曉明研究團隊長期致力于光聲光譜技術(shù)及應(yīng)用研究，近年來在光聲光譜技術(shù)方面取得了一系列創(chuàng)新性的研究成果。近期，劉錕副研究員首次實現(xiàn)了單探測器同時探測3個諧振腔的多通道光聲光譜新技術(shù)，在這項新的光聲光譜技術(shù)中，單個光聲池內(nèi)設(shè)有3個不同共振頻率的聲學諧振腔，使各聲學諧振腔的光聲信號互不干擾，而且僅用一個麥克風就可同步探測各個聲學諧振腔中的信號。這項新的多通道光聲光譜技術(shù)的可行性通過同步測量水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)得到了驗證，實驗研究表明，光聲池中的3個諧振腔間沒有信號相互干擾的情況發(fā)生，而且最小可探測系數(shù)達到了10-9cm-1W/Hz1/2，與傳統(tǒng)光聲光譜儀器性能基本一致。
  這項多通道光聲光譜新技術(shù)將大大擴展光聲光譜多組分的探測能力和應(yīng)用領(lǐng)域，尤其將極大地方便和簡化多波長氣溶膠吸收系數(shù)探測的光聲光譜系統(tǒng)。
 
   置于一個圓柱上的3個聲學諧振腔分布圖
 
  多通道光聲光譜實驗裝置框圖
 
  多通道光聲光譜同步測量H2O,CH4和CO2的結(jié)果
 　　編輯點評
 　　聲光譜是一種靈敏度高、選擇性好、結(jié)構(gòu)簡單的光譜傳感手段，多組分同步探測傳感器可廣泛應(yīng)用在大氣探測、環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)和電力等領(lǐng)域。此次科學家在多通道光聲光譜技術(shù)上有了新突的突破，應(yīng)用的范圍又被擴大。