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2μm波段高灵敏度离轴积分腔装置实际大气CO2测量

李志彬 马宏亮 曹振松 孙明国 黄印博 朱文越 刘强

2μm波段高灵敏度离轴积分腔装置实际大气CO2测量

李志彬, 马宏亮, 曹振松, 孙明国, 黄印博, 朱文越, 刘强
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  • 利用分布反馈式(DFB)二极管激光器为光源, 搭建了一套2 μm波段的离轴积分腔输出光谱装置. 利用高纯甲烷气体, 测量了腔镜反射率随腔内气体压力 变化的规律. 当腔内压力为3.59 kPa 时, 标定的镜面反射率为0.99865, 在此条件下, 基长55 cm 的离轴积分腔实现了407.4 m的吸收光程. 选取CO2 在4993.7431 cm-1处的吸收谱线对实际大气中的CO2浓度进行了测量, 探测限为0.53 ppmv (1σ), 利用小波去噪对光谱信号进行了去噪处理, 信噪比提高了80%, 探测限提高到0.29 ppmv(1σ). 利用搭建的装置在实验室内测量了从上午9时到中午12时实际大气中CO2的浓度, 并与H2O/CO2分析仪进行了同时观测与对比分析, 初步验证了测量装置的可靠性.
      通信作者: 曹振松, zscao@aiofm.ac.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金青年科学基金(批准号: 41205021) 资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-07-11
  • 修回日期:  2015-12-15
  • 刊出日期:  2016-03-05

2μm波段高灵敏度离轴积分腔装置实际大气CO2测量

  • 1. 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 大气成分与光学重点实验室, 合肥 230031;
  • 2. 中国科学院大学, 北京 100049
  • 通信作者: 曹振松, zscao@aiofm.ac.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金青年科学基金(批准号: 41205021) 资助的课题.

摘要: 利用分布反馈式(DFB)二极管激光器为光源, 搭建了一套2 μm波段的离轴积分腔输出光谱装置. 利用高纯甲烷气体, 测量了腔镜反射率随腔内气体压力 变化的规律. 当腔内压力为3.59 kPa 时, 标定的镜面反射率为0.99865, 在此条件下, 基长55 cm 的离轴积分腔实现了407.4 m的吸收光程. 选取CO2 在4993.7431 cm-1处的吸收谱线对实际大气中的CO2浓度进行了测量, 探测限为0.53 ppmv (1σ), 利用小波去噪对光谱信号进行了去噪处理, 信噪比提高了80%, 探测限提高到0.29 ppmv(1σ). 利用搭建的装置在实验室内测量了从上午9时到中午12时实际大气中CO2的浓度, 并与H2O/CO2分析仪进行了同时观测与对比分析, 初步验证了测量装置的可靠性.

English Abstract

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