化工儀器網(wǎng)首頁(yè)>資訊中心>項(xiàng)目成果>正文

新型激光光譜技術(shù)實(shí)現(xiàn)多氣體高靈敏度檢測(cè)

2025年08月22日 13:50:40 來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 作者：宋池 點(diǎn)擊量：4945

近日，山西大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在《Analytical Chemistry》發(fā)表研究成果，開(kāi)發(fā)出一種基于光學(xué)反饋腔增強(qiáng)拉曼光譜的新型多氣體檢測(cè)系統(tǒng)。該技術(shù)解決了氣體拉曼信號(hào)弱、穩(wěn)定性差的技術(shù)難題，為多氣體實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)提供了低成本、高穩(wěn)定性的解決方案。

　　近期，山西大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在激光光譜氣體檢測(cè)技術(shù)方面取得重要進(jìn)展，開(kāi)發(fā)出一種高靈敏度、高穩(wěn)定性的腔增強(qiáng)拉曼光譜多氣體檢測(cè)系統(tǒng)。該研究成果于2025年5月21日發(fā)表在《Analytical Chemistry》上，題為《Optical-Feedback Cavity-Enhanced Raman Spectroscopy with Continuous Laser-to-Cavity Locking for Multigas Detection》。
 

 

　　激光光譜技術(shù)因其高靈敏度、高選擇性和快速響應(yīng)等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)安全及電力能源等領(lǐng)域的氣體實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。傳統(tǒng)紅外吸收光譜技術(shù)雖應(yīng)用廣泛，但在檢測(cè)同核雙原子分子(如氮?dú)狻⒀鯕?、氫?時(shí)存在局限，且多氣體檢測(cè)常需多臺(tái)激光器，成本較高。相比之下，激光拉曼光譜技術(shù)能夠通過(guò)單波長(zhǎng)激光器實(shí)現(xiàn)多種氣體(包括同核雙原子分子)的同時(shí)測(cè)量，且具有無(wú)損檢測(cè)和實(shí)時(shí)分析的優(yōu)勢(shì)。然而，該技術(shù)因氣體分子拉曼散射信號(hào)較弱、探測(cè)靈敏度較低，實(shí)際應(yīng)用面臨挑戰(zhàn)。常用的表面增強(qiáng)拉曼技術(shù)(SERS)對(duì)氣體吸附能力較差，更適用于液態(tài)或固態(tài)樣品。
 
　　針對(duì)上述問(wèn)題，山西大學(xué)馬維光教授課題組研發(fā)了基于光學(xué)反饋的激光-腔頻率連續(xù)鎖定技術(shù)，構(gòu)建了一套腔增強(qiáng)拉曼光譜多氣體檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用637納米商用可見(jiàn)光二極管激光器與高精細(xì)度V型光學(xué)諧振腔相結(jié)合，通過(guò)光學(xué)反饋技術(shù)將激光線寬從百兆赫茲壓縮至千赫茲量級(jí)，實(shí)現(xiàn)了激光與腔模的連續(xù)頻率鎖定，使腔內(nèi)激光功率達(dá)到120瓦，功率放大近2000倍，等效光程達(dá)4.5公里。
 
　　研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)調(diào)制激光驅(qū)動(dòng)電流并解調(diào)光學(xué)腔透射信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了反饋相位的實(shí)時(shí)補(bǔ)償，解決了因外界干擾導(dǎo)致的頻率失鎖問(wèn)題，使系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行數(shù)小時(shí)。該系統(tǒng)對(duì)一氧化碳、二氧化碳、氫氣、甲烷、乙炔、乙烯和乙烷等多種氣體進(jìn)行了拉曼光譜測(cè)量，檢測(cè)極限達(dá)到ppm量級(jí)，并成功識(shí)別出¹³CO?同位素特征峰，顯示出高光譜分辨率。
 
　　在信號(hào)收集方式上，團(tuán)隊(duì)對(duì)比了前向和側(cè)向兩種拉曼光收集策略。前向探測(cè)方式具有更高的信號(hào)強(qiáng)度和更低的探測(cè)下限，而側(cè)向探測(cè)則背景噪聲更低。實(shí)驗(yàn)表明，拉曼信號(hào)強(qiáng)度與腔內(nèi)激光功率、積分時(shí)間和氣體壓力均呈線性關(guān)系，系統(tǒng)具備定量檢測(cè)能力。
 
　　該研究通過(guò)光學(xué)反饋技術(shù)實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體激光器與光學(xué)腔的高效耦合，顯著提升了拉曼信號(hào)的激發(fā)效率，克服了氣體拉曼散射截面小、靈敏度低的問(wèn)題。該系統(tǒng)具有成本較低、結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定性高等特點(diǎn)，為多氣體檢測(cè)提供了新的技術(shù)方案，尤其在礦井火災(zāi)預(yù)警等領(lǐng)域具有應(yīng)用潛力。
 
　　研究團(tuán)隊(duì)表示，該系統(tǒng)未來(lái)可進(jìn)一步優(yōu)化以適應(yīng)更復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景，推動(dòng)拉曼光譜技術(shù)在氣體檢測(cè)中的廣泛應(yīng)用。
關(guān)鍵詞

相關(guān)閱讀 Related Reading

查看更多+

  • 預(yù)算113萬(wàn) 太原理工大學(xué)采購(gòu)液相色譜儀等

    近日，太原理工大學(xué)就“HPLC液相色譜儀和紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)采購(gòu)”項(xiàng)目發(fā)布公開(kāi)招標(biāo)公告，預(yù)算金額為113萬(wàn)元。
    2025-10-30 10:57:59

  • 1307萬(wàn)預(yù)算 喀什地區(qū)維吾爾醫(yī)醫(yī)院采購(gòu)儀器設(shè)備

    近日，喀什地區(qū)維吾爾醫(yī)醫(yī)院就“喀什地區(qū)維吾爾醫(yī)醫(yī)院中醫(yī)特色重點(diǎn)醫(yī)院建設(shè)-采購(gòu)項(xiàng)目”發(fā)布公開(kāi)招標(biāo)公告，預(yù)算金額為1307.03萬(wàn)元。
    2025-10-30 10:34:56

  • 遼寧材料實(shí)驗(yàn)室穩(wěn)態(tài)瞬態(tài)熒光光譜儀中標(biāo)結(jié)果公告

    項(xiàng)目名稱：遼寧材料實(shí)驗(yàn)室穩(wěn)態(tài)瞬態(tài)熒光光譜儀采購(gòu)項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：0729-254OIT670819/01，招標(biāo)范圍：穩(wěn)態(tài)瞬態(tài)熒光光譜...
    2025-10-29 15:44:09

  • 高精度便攜式近紅外激光成像設(shè)備中標(biāo)結(jié)果公告

    項(xiàng)目名稱：高精度便攜式近紅外激光成像設(shè)備項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：1069-254Z20253904，招標(biāo)范圍：高精度便攜式近紅外激光成像設(shè)...
    2025-10-29 15:41:28

  • 預(yù)算200萬(wàn) 一疾控中心采購(gòu)實(shí)驗(yàn)室儀器

    近日，西烏旗疾病預(yù)防控制中心就“西烏旗疾病預(yù)防控制中心職業(yè)病體檢及實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備采購(gòu)項(xiàng)目”發(fā)布公開(kāi)招標(biāo)公告，預(yù)算金額為200萬(wàn)元。
    2025-10-29 10:36:30

  • 預(yù)算190萬(wàn)元 許昌市職業(yè)病防治所采購(gòu)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備

    許昌市職業(yè)病防治所委托許昌市政府采購(gòu)服務(wù)中心組織公開(kāi)招標(biāo)，采購(gòu)原子熒光光譜儀、氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用儀等實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，預(yù)算190萬(wàn)元...
    2025-10-28 09:15:20

版權(quán)與免責(zé)聲明

  • ①凡本網(wǎng)注明“來(lái)源：化工儀器網(wǎng)”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其他方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來(lái)源：化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
  • ②本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來(lái)源（非化工儀器網(wǎng)）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)，不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí)，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來(lái)源，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
  • ③如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問(wèn)題，請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
紅外熱成像技術(shù)在油氣化工領(lǐng)域氣體檢漏應(yīng)用當(dāng)中的前沿進(jìn)展
關(guān)閉