宽带腔增强吸收光谱技术应用于NO2高灵敏度探测及气溶胶消光系数测量研究

摘要

本文介绍了基于氙灯和LED的非相干宽带腔增强吸收光谱(IBBCEAS)系统,并将其应用于NO2的高灵敏度探测及气溶胶消光系数的测量。基于氙灯的IBBCEAS系统工作于520-560nm波段,使用反射率为0.99的透镜,可实现1.8×10-7cm-1(1σ,0.12s积分时间,50次平均)的最小可探测灵敏度,对应的NO2探测极限为33ppbv.结合标准气溶胶粒子发生系统,测量了不同浓度的单分散硫酸铵气溶胶粒子在532nm波长处的消光系数,得到粒径为600nm的硫酸铵气溶胶的消光截面为1.12×10-8cm2,与文献报导值1.167×10-8cm2相一致,验证了气溶胶测量的可行性和准确性。基于LED光源的系统工作于440-480nm波段,使用反射率为0.9998的高反射率透镜,1m吸收基长对应的有效吸收光程为5km左右,对应的探测灵敏度为3.3×10-9cm-1(1σ,0.3s积分时间,10次平均).系统的稳定性通过Allan方差进行了衡量,最佳采样时间为570s左右,对应于NO218pptv的探测极限。采样时间为100s时,便可实现NO250pptv的探测极限,灵敏度高,满足实验室及外场测量的需求。利用该系统,对实际大气NO2进行了测量,并与NOx分析仪进行了比对分析。