微型光纤光学光声气体传感器用于基于量子级联激光和多通道细胞的低ppb级一氧化碳检测

科学领域:

• 光电学是指光电子产品.
• 气体传感技术 气体传感技术
• 频谱学是一种光谱学.

背景情况:

• 一氧化碳 (CO) 是一种有毒气体,需要敏感的检测方法.
• 传统的二氧化碳传感器在灵敏度和小型化方面存在局限性.
• 量子级联激光器 (QCL) 为中红外光谱学提供了独特的优势.

研究的目的:

• 开发一种高灵敏度的光纤光学光声传感器,用于一氧化碳 (CO).
• 为了利用协同作用的机制来增强CO检测.
• 为了实现传感器小型化而不会损害灵敏度.

主要方法:

• 使用一个量子级联激光器 (QCL),在中红外波段工作,以吸收CO.
• 在一个紧的体积 (1.28毫升) 中集成了一个非共振的多通道电池 (赫里奥特型),用于增强光路长 (510毫米).
• 采用光纤Fabry-Perot (FP) 悬臂麦克风,用于在共振频率上敏感的光声信号检测.

主要成果:

• 实现了CO的0.8ppb的最低检测极限,平均时间为100秒.
• 与单个反射相比,显示了8.7倍的信号幅度增强.
• 获得了4.94 × 10-9 Wcm-1 / Hz 1/2 的正常化噪声等效吸收系数 (NNEA).

结论:

• 拟议的传感器设计可实现CO检测的超高灵敏度和小型化.
• 对于敏感的气体传感,QCL,多通道吸收和悬臂共振的协同作用是有效的.
• 这项技术有望用于先进的环境监测和工业安全应用.