工農業生產、化石燃料燃燒、機動車尾氣排放等人類活動產生的過量溫室氣體加劇了全球氣候變暖,研究和發展適用于不同空間、時間尺度的溫室氣體精確、快速、動態檢測技術是環境氣候研究的基礎和前提;诠庾V學原理的氣體檢測技術,具有非接觸、快響應、高靈敏、大范圍監測等優點,是目前溫室氣體監測技術的主流研究方向。針對當前溫室氣體點源、面源、區域、全球等尺度下的監測需求,綜合利用多種形式的光譜學測量手段,開展地面探測、地基探測、機載探測和星載探測四種典型光學觀測,獲取溫室氣體空間分布、季節變化和年變化的特征和趨勢,這對理解區域碳排放、掌握源匯信息、研究環境氣候變化規律等具有重要意義。二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)、氫氟碳化合物(HFCs)、全氟碳化合物(PFCs)、六氟化硫(SF6),其中后三種氣體造成溫室效應的能力強,但從對全球升溫的貢獻百分比來說,CO2、CH4和N2O三大主要溫室氣體所占的比例大,它們對全球變暖的總體貢獻占到77%,濃度也呈現出逐年升高的趨勢。 TDLAS利用可調諧半導體激光器的窄線寬和波長隨注入電流變化,對分子的單個或幾個相近的吸收線進行測量。黑龍江水QCL激光器批發
紅外光譜檢測方法主要有使用寬帶光源的傅里葉變換紅外光譜(FTIR)和非分散紅外光譜(NDIR)技術,以及紅外激光光譜技術。與使用寬帶光源的FTIR和NDIR相比,紅外激光光譜由于采用高單色性的紅外激光作為光源,具有更高的光譜分辨率,不需要使用額外的分光部件,易于實現儀器的小型化。另外,高功率密度激光光源更方便實現長光程檢測。紅外激光光譜學依據波段分為近紅外光譜和中紅外光譜。近紅外波段工作在-μm的近紅外區,相應于某些分子的“泛頻”譜帶。分子在這些譜帶的吸收系數比中紅外的基頻吸收要弱得多,一般要低2-3數量級。盡管如此,由III-V族化合物制成的半導體激光由于在通信和電子工業元件方面的廣泛應用,其價格相對便宜,質量、性能和輸出功率都相當優越,且在接近室溫工作,使其在一些濃度較高或對靈敏度要求較低的污染源排放的氣體監測中得到了很好的應用,足以達到ppm的檢測水平,甚至到達ppb的水平,接近中紅外光譜系統檢測靈敏度的1-10%。 新疆CH4QCL激光器型號分布式反饋激光二極管(DFB-LD)檢測某種氣體,該二極管具有特定于該氣體的光吸收波長。
相比較與其它激光器,量子級聯激光器的優點如下:1)中遠紅外和太赫茲波段出射;在QCL發明之前,半導體激光器的發射波長主要在可見光和近紅外波段,當我們需要使用中遠紅外和太赫茲波段的激光時,半導體激光器對此則有些無能為力,不同體系激光器激射波長范圍如圖3。QCL的發明,使得半導體激光器也能激射出中遠紅外和太赫茲波段的激光。如圖3.不同激光器發光范圍[15]2)寬波長范圍;QCL激射波長取決于子帶間能量差,可以通過設計量子阱層厚度來實現波長控制,所以量子級聯激光器的激射波長范圍極寬(約3-250μm),并且可以根據實際需求設計特定波長的激光輸出。3)體積。籕CL相比其它激光器如:一氧化碳激光器(激射波長為4-5μm)和二氧化碳激光器(激射波長為μm),具有體積小、重量輕的特點,其攜帶方便,便于系統化和集成化。4)單極型結構;傳統結構半導體激光器為雙極型,其出光原理依靠的是p-n結中導帶電子和價帶空穴復合所產生的受激輻射,而QCL全程只有電子參與,空穴并未參與輻射發光過程,所以量子級聯激光器為單極型激光器,且其出射的激光具有很好的單向偏振性。5)高的電子利用效率;因為QCL所獨特的級聯結構,電子在參與完子帶間躍遷發光后,并沒有湮滅。
在環境污染分子的監測分析中,典型的應用有、、。近紅外光譜的一個優點是壓力加寬不是一個很大的問題,因此可以在近大氣壓或開放光程工作。缺點是有許多分子在該譜區沒有吸收,雖然在測量復雜混合物時,這也許是一個優點。中紅外波段工作在3-13μm的“指紋”區,是氣體分子基帶吸收。這個波段分子吸收線的強度比近紅外波段要大幾個量級。如:CH4在,理論檢測下限可達;CO在,理論檢測可達。通常分子在這個波段的振動和轉動光譜譜線非常豐富密集,典型的光譜線寬約為2×10-3cm-1(~60MHz)。中紅外波段激光光譜技術目前主要受到激光光源的限制,但近幾年來,隨著紅外激光技術的發展和新型中紅外相干光源技術的發展,在中紅外波段進***體分子的超高靈敏檢測技術有了長足的進步。 提供從QCL光源、MCT探測器等模塊組件,再到激光氣體分析系統的全套解決方案。
TDLAS能實現"原位、連續、實時測量",環境適應力強,易于設備的小型化。因此可以掙脫實驗室的束縛,在產業應用中大展拳腳。比如大氣環境在線監測、發動機效率檢測、汽車尾氣測量、工業過程氣體實時監測等等。TDLAS利用半導體激光器的波長調諧特性,可獲得被選定的待測氣體特征吸收峰的吸收光譜,從而對氣體定性或者定量的分析。每種氣體分子的吸收峰受其他氣體吸收干擾很小,所以也稱之為"分子的指紋峰"TDLAS技術簡單來說就是這些氣體"分子指紋"的識別系統,具有很強的選擇性。此外,TDLAS的檢測靈敏度也是較高的,不過檢出限能達到怎樣的量級,就和所用光源有著很大的關系。常見的污染氣體的"指紋峰"主要集中在4μm-10μm,基本是中紅外的天下,所以,作為中紅外激光光源的QCL,則可展現性能優勢。再加之高輸出功率,檢出限可達到ppb,甚至ppt級別。這比傳統的近紅外光源所能達到的水平,整整高出了3~6個量級。 QCL相比其它激光器具有體積小、重量輕的特點,其攜帶方便,便于系統化和集成化。河北制造QCL激光器價格
QCL的光束質量好,可以利用光的反射來設計光學長程池從而增加系統的吸收光程,提高系統的靈敏度。黑龍江水QCL激光器批發
在工業檢測方面,量子級聯激光器以其小型化和集成化的設計,完美適應了現代工業的需求。它能夠以更低的能耗和更小的體積完成復雜的檢測任務。這對于降低企業的運營成本,提高生產效率,具有重要的推動作用。許多企業通過引入量子級聯激光器技術,成功減少了設備占用空間,并提升了生產線的自動化程度。綜合來看,量子級聯激光器憑借其高效、靈活和經濟的特性,正逐步改變各行各業的技術格局。無論是在環境監測、醫療成像還是工業檢測領域,量子級聯激光器都為客戶提供了切實可行的解決方案,幫助企業提高效率、降低成本,從而在競爭激烈的市場環境中脫穎而出。隨著技術的不斷進步和應用范圍的擴大,量子級聯激光器的未來將更加光明,值得行業內外的共同關注。 黑龍江水QCL激光器批發
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