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紫外/紅外差分吸收光譜技術(shù) UV/IR-DOAS

差分光學(xué)吸收光譜技術(shù),簡(jiǎn)稱(chēng)DOAS技術(shù)(Differential Optical Absorption Spectroscopy)在20 世紀70 年代由PLATT等人提出,該方法是利用光線(xiàn)在大氣中傳輸時(shí),大氣中各種氣體分子在不同的波段對其有不同的差分吸收的特性來(lái)反演這些微量氣體在大氣中的濃度。

根據朗伯-比爾定律,處在某一長(cháng)度為L(cháng)的光程中的某種氣體的濃度N和發(fā)射端發(fā)出的光強I0(λ)及接收端接收到的光強I(λ)有以下關(guān)系:

 I (λ) = I0(λ) e-LNσ(λ)

如果知道了I (λ)、I0(λ)、L、σ(λ)的大小,就可以確定被測氣體的濃度N,這種分析方法稱(chēng)為絕對吸收光譜法。 實(shí)際上在光程較長(cháng)時(shí),我們通常采用差分吸收光譜法。 差分吸收光譜系統的基本原理是利用氣體分子對光線(xiàn)的差分吸收。在紫外和近紫外附近,分子的吸收光譜主要是由分子或原子的電子躍遷引起的,該吸收光譜包括慢變的寬帶吸收和快變的窄帶吸收,去除寬帶吸收剩下窄帶吸收后,通常稱(chēng)這個(gè)窄帶吸收為差分吸收,對應的吸收截面為差分吸收截面。比較被測氣體的差分吸收光譜和差分吸收截面,用最小二乘法擬合,可以計算出被測氣體的濃度。

紫外紅外差分技術(shù).png


技術(shù)優(yōu)勢:

1. 差分吸收光譜系統的監測范圍很廣,所測得的氣體濃度是沿幾百米到幾公里長(cháng)的光路上的氣體濃度的均值,可以消除某些污染排放源對測量的干擾,所以測量結果更具有代表性。

2. 由于該方法是非接觸性測量,因而可以避免一些誤差源的影響,比如檢測對象的化學(xué)變化、采樣器壁的吸附損失等,這特別適合于測量一些性質(zhì)比較活潑的氣體分子和離子的質(zhì)量濃度。

3. 差分吸收光譜方法的測量周期短、響應快,并且儀器可實(shí)現紫外到可見(jiàn)光譜區的掃描,從而用一臺儀器可實(shí)時(shí)檢測多種不同氣體的質(zhì)量濃度。

4. DOAS系統采用光學(xué)儀器比較穩定,因此,維護量小,運行費用低。 此外,差分吸收光譜技術(shù)可對光譜反演算法中剩余光譜成分的分析,在揭示空氣中尚未發(fā)現的成分方面有很大的潛力。

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