Ammoniakdetektion im Sub-ppb-Bereich basierend auf OF-CEAS

YUAN Shuaibo ,  

CHENG Ziwei ,  

ZHANG Zihao ,  

YIN Runtao ,  

ZHAO Gang ,  

ZHOU Xiaobin ,  

YANG Jiaqi ,  

YAN Xiaojuan ,  

MA Weiguang ,  

摘要

Um die Empfindlichkeit und Reaktionsgeschwindigkeit der Ammoniakdetektion mit der optischen Rückkopplungskavitäten-verstärkten Absorptionsspektroskopie (Optical Feedback Cavity Enhanced Absorption Spectroscopy, OF-CEAS) zu verbessern, wurde die charakteristische Ammoniak-Spektrallinie nahe 6 612,7 cm-1 (1512 nm) als Ziel-Absorptionslinie verwendet. Durch die Kontrolle der Systemtemperatur und des Gasdrucks wurde die Stabilität der Konzentrationsmessung effektiv erhöht. Die Versuchsergebnisse zeigen, dass das optische System in einem temperaturgeregelten Gehäuse eine Temperaturkontrollgenauigkeit von ±0,005 ℃ erreicht. Basierend auf einem selbst entwickelten hochpräzisen Druckregelsystem konnte der Druck in der Kammer bei (30 000±1,5) Pa stabil gehalten werden. Aufgrund dieser Steuerungslösung lag die Nachweisgrenze für Ammoniak bei einer Integrationszeit von 168 s bei 12×10-12, entsprechend einer minimal detektierbaren Absorption von 1,35×10⁻¹⁰ cm⁻¹. Um das Problem der Ansprechverzögerung durch Adsorption von Ammoniakmolekülen an der Kammer- und Rohrwand zu lösen, wurde eine kleine Kammer mit 7,8 ml Volumen verwendet, um die Molekülhaftfläche zu reduzieren, und eine Silan-Passivierungsschicht an den Innenwänden der Rohrleitungen und der Resonatorkammer reduzierte die Adsorption, wodurch die mittlere Ansprechzeit des Systems auf 196 s verkürzt wurde. Diese Arbeit bietet eine zuverlässige Lösung für die hochpräzise und schnelle Detektion von Ammoniak bei niedrigen Konzentrationen.

关键词

Optische Rückkopplungskavitäten-verstärkte Absorptionsspektroskopie; Spuren-Gasdetektion; hochpräzise Temperatur- und Druckregelung; Ammoniak-Adsorptionseffekt

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