A implementação da detecção de alta sensibilidade do óxido nítrico (Nitric Oxide, NO) possui grande importância nos campos do meio ambiente, biomedicina, entre outros. O NO apresenta uma forte absorção fundamental na faixa do infravermelho médio; utilizando um laser de cascata quântica no infravermelho médio como fonte de luz, associado à espectroscopia de absorção de diodo a laser sintonizável (Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy, TDLAS), é possível alcançar a detecção de alta sensibilidade do gás NO. Foi projetada uma estrutura de controle de temperatura TEC de três níveis com base em um refrigerador termelétrico (Thermoelectric Cooler, TEC) como núcleo, e proposto um modelo de inversão de concentração <inline-formula><alternatives><math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M1"><msub><mrow><mi>Y</mi></mrow><mrow><mn mathvariant="normal">2</mn><mi>f</mi></mrow></msub><mo>/</mo><msub><mrow><mi>X</mi></mrow><mrow><mn mathvariant="normal">2</mn><mi>f</mi></mrow></msub></math><graphic specific-use="big" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/D8EC9C5C-0258-4bdd-96B4-CCBA615C46F4-M001.jpg"/><graphic specific-use="small" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/D8EC9C5C-0258-4bdd-96B4-CCBA615C46F4-M001c.jpg"/></alternatives></inline-formula>, melhorando a sensibilidade da detecção do gás NO baseada na tecnologia TDLAS no infravermelho médio, tanto no controle da estabilidade da temperatura do laser quanto no modelo de inversão da concentração do gás. Os resultados experimentais mostram que, em temperatura ambiente, a temperatura do laser pode se estabilizar rapidamente no valor definido, com estabilidade de 0,003 ℃; nas mesmas condições experimentais, o modelo <inline-formula><alternatives><math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M2"><msub><mrow><mi>Y</mi></mrow><mrow><mn mathvariant="normal">2</mn><mi>f</mi></mrow></msub><mo>/</mo><msub><mrow><mi>X</mi></mrow><mrow><mn mathvariant="normal">2</mn><mi>f</mi></mrow></msub></math><graphic specific-use="big" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/D8EC9C5C-0258-4bdd-96B4-CCBA615C46F4-M001.jpg"/><graphic specific-use="small" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/D8EC9C5C-0258-4bdd-96B4-CCBA615C46F4-M001c.jpg"/></alternatives></inline-formula> apresenta desempenho superior ao modelo 2f/1f. O sistema com um caminho óptico efetivo de 30 m e controle térmico do laser em três níveis usa o pico de sinal <inline-formula><alternatives><math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M3"><msub><mrow><mi>Y</mi></mrow><mrow><mn mathvariant="normal">2</mn><mi>f</mi></mrow></msub><mo>/</mo><msub><mrow><mi>X</mi></mrow><mrow><mn mathvariant="normal">2</mn><mi>f</mi></mrow></msub></math><graphic specific-use="big" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/D8EC9C5C-0258-4bdd-96B4-CCBA615C46F4-M003.jpg"/><graphic specific-use="small" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/D8EC9C5C-0258-4bdd-96B4-CCBA615C46F4-M003c.jpg"/></alternatives></inline-formula> para a inversão da concentração, atingindo uma linearidade de medição da concentração de NO de 0,9975 na faixa de concentração de 0~500×10^-6, e um limite de detecção do sistema de 37,5×10^-9. Através da otimização da estrutura de controle térmico do laser e do modelo de inversão da concentração do gás, a sensibilidade da detecção do gás NO do sistema foi significativamente melhorada.

tecnologia de espectroscopia a laser; óxido nítrico; infravermelho médio; controle térmico de três níveis; modelo de inversão de concentração