中科院光電技術(shù)研究所量子級聯(lián)激光器獲突破

　　高純氣體中水汽含量是半導(dǎo)體工業(yè)生產(chǎn)中的一個重要參數(shù)，氣體中殘余水汽含量即使是ppbv (體積的十億分之一)量級也會對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生影響。氣體在中紅外區(qū)域具有更豐富的特征譜線，在該區(qū)域?qū)λ窟M(jìn)行檢測十分必要。寬調(diào)諧范圍、高輸出功率和窄線寬量子級聯(lián)激光器的快速發(fā)展，推動了該區(qū)域紅外光譜檢測技術(shù)的發(fā)展。

　　光電所團(tuán)隊(duì)首次在中紅外波段采用5.2 um可調(diào)諧量子級聯(lián)激光器，基于連續(xù)光腔衰蕩光譜技術(shù)建立了痕量水汽的檢測裝置，并開展了痕量水汽檢測實(shí)驗(yàn)。通過阿倫方差分析系統(tǒng)噪聲水平，確定了光腔衰蕩信號最優(yōu)平均次數(shù)為602 次。在常壓和室溫下，對1918cm-1 附近的水汽吸收光譜進(jìn)行測量，測定高純氮?dú)庵械暮哿克麧舛?，檢測結(jié)果與標(biāo)稱值一致。對檢測靈敏度進(jìn)行分析，在腔鏡反射率為 99.93%時水汽的檢測靈敏度達(dá)到24.8ppbv。分析結(jié)果表明，中紅外高靈敏痕量氣體檢測技術(shù)在工業(yè)監(jiān)測、環(huán)境檢測以及醫(yī)學(xué)診斷等領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。

　　相關(guān)研究成果發(fā)表于《光譜學(xué)與光譜分析》(Spectroscopy and Spectral Analysis)。

　　編輯點(diǎn)評

　　研究團(tuán)隊(duì)通過該裝置對具有寬譜吸收的大分子有機(jī)揮發(fā)氣體(酒精，乙醚，丙酮)等進(jìn)行了濃度檢測，編寫了多組分分析算法實(shí)現(xiàn)了多種不同濃度的揮發(fā)劑的同時測量。該系統(tǒng)對所測有機(jī)氣體的檢測靈敏度都小于1ppm。