A técnica de espectroscopia fotoacústica termoelástica (LITES) tem sido amplamente utilizada na detecção de gases traços devido às suas vantagens de alta sensibilidade e alta seletividade. Esta técnica utiliza um diapasão de quartzo de pequeno volume e baixo custo para substituir detectores fotônicos caros como elemento de detecção, invertendo a concentração do gás por meio da detecção da variação da intensidade da luz após a interação do laser com o gás a ser medido. Para melhorar a sensibilidade do sistema sensor LITES, este artigo projetou uma célula multipass do tipo Herriot com comprimento eficaz do caminho óptico de 17 m, e propôs um esquema de modulação e demodulação por batimento de frequência (BF) para reduzir o tempo de resposta do sistema sensor. O sistema sensor BF-LITES desenvolvido pode completar a medição do sinal inteiro em um ciclo de medição de 800 ms, uma redução de 25 vezes no ciclo de medição em comparação com o sistema LITES tradicional de 20 s. Um sistema BF-LITES foi montado experimentalmente e, após a otimização dos parâmetros de frequência de modulação, profundidade de modulação e taxa de varredura, a sensibilidade de detecção para gás metano foi finalmente medida em 256,74 ppb. A análise da variância Allan mostrou que, ao aumentar o tempo médio para 81 s, a sensibilidade de detecção pode ser aprimorada para 6,71 ppb. Comparado aos sistemas LITES tradicionais, o sistema sensor BF-LITES projetado apresenta maior sensibilidade de detecção e tempo de resposta mais rápido, com alto potencial de aplicação em monitoramento ambiental, controle de processos industriais e diagnóstico médico.

Espectroscopia fotoacústica termoelástica;Técnica de modulação e demodulação por batimento de frequência;Célula multipass do tipo Herriot;Diapasão de quartzo