相同关键词【Absorption spectroscopy】论文列表 -- 中国光学期刊网

作者单位

摘要

¹ 太原科技大学应用科学学院，山西省精密测量与在线检测装备工程研究中心，山西省光场调控与融合应用技术创新中心，山西太原030024

² 江苏师范大学物理与电子工程学院，江苏徐州1116

为了实现煤热解过程中痕量乙烯（C₂H₄）标识气体的在线识别与检测，结合波长调制与长光程技术，搭建了煤热解乙烯在线激光吸收光谱检测装置。采用中心波长为1 620 nm通信波段DFB激光器作为激光光源，有效光程为15 m的多光程吸收池为样品吸收池，利用SR830进行波长解调，通过二次谐波信号反演得到乙烯浓度。使用高精度流量控制器，利用高纯氮气稀释乙烯配比，制备得到10×10^-⁶到90×10^-⁶的标准乙烯样气，其线性拟合的相关系数R²为0.998 9；对浓度为20×10^-⁶的乙烯进行连续4 000 s的Allan方差分析，实验结果表明，检测极限为121×10^-⁹。为了研究不同气体氛围下煤热解过程中乙烯浓度的演化规律，控制气体流速为150 mL/min，分别在氮气、空气以及合成空气中对乙烯标识气体的释放过程进行热重分析实验。研究发现，当温度小于500 ℃时，3种气体环境下乙烯释放量较少且基本一致，当温度在500~700 ℃时，氮气环境中乙烯释放量要远高于其他两种气体，但空气中乙烯释放的增速最快，最大释放量约为40×10^-⁶，温度高于700 ℃时乙烯释放量均开始减少。这一结果为进一步探索煤热解中乙烯的生成机理提供了理论和实验基础。

可调谐半导体激光吸收光谱技术乙烯 Allan方差波长调制煤热解 tunable diode laser absorption spectroscopy ethylene allan variance wavelength modulation

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光学精密工程

2024, 32(5): 670

光谱学

基于标定直接吸收光谱方法的近红外乙烯检测

王前进 ^1,2孙鹏帅 ²张志荣 ^1,2,3,4,*蔡永军 ⁵[ ... ]吴边 ²

作者单位

摘要

¹ 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院，安徽合肥 230026

² 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所光子器件与材料安徽省重点实验室，安徽合肥 230031

³ 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所中国科学院环境光学与技术重点实验室，安徽合肥 230031

⁴ 国防科技大学先进激光技术安徽省实验室，安徽合肥 230037

⁵ 国家管网集团科学技术研究总院分公司，河北廊坊 065000

实现乙烯气体（C₂H₄）实时在线精确检测对石油化工、煤矿等行业安全具有重要意义，但是C₂H₄在近红外波段的谱线强度信息不明确，具有谱带吸收特征，且与CH₄有明显的混叠干扰，因此对其浓度进行精确检测是目前激光吸收光谱测量面临的共性技术难题。将波长调制光谱中的标定方法与直接吸收光谱相结合，提出了一种适用于C₂H₄气体检测的标定直接吸收光谱法（CDAS）。该方法不需要激光吸收光谱反演过程中的确切谱线强度信息，并克服了波长调制光谱在测量过程中出现的非线性效应。为了避免特定工况（如煤矿）中CH₄的干扰，实验装置采用了高精度压强控制系统，并且在100 mbar（1 bar=10⁵ Pa）稳定压强下实现了CH₄和C₂H₄混叠光谱的分离。实验过程中对1626 nm附近的CH₄和C₂H₄仿真和实测吸收光谱进行了分析，确定了C₂H₄的标定光谱范围，进而验证了该方法在体积分数低于100×10^-6的范围内，对C₂H₄气体的检测误差不超过-1.47×10^-6，并且测量体积分数与标准体积分数之间的线性拟合优度达到了0.999。对体积分数为10×10^-6的C₂H₄直接吸收光谱进行分析，以1倍信噪比对应的浓度作为检测下限进行等效计算，得到检测下限为1.38×10^-6。在Allan方差分析中，积分时间为77 s时检测精度达到了0.04×10^-6。以上实验结果充分说明了标定直接吸收光谱法能够在近红外波段实现C₂H₄的精确检测，并为此类气体的检测提供了一种新思路。

光谱学乙烯气体（C₂H₄）近红外光谱谱带吸收标定直接吸收光谱高精度压强控制

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中国激光

2024, 51(8): 0811004

医用光学与生物技术

基于TDLAS技术的人体呼出一氧化氮在线检测系统

何伟杰 ^1,2卢俊城 ²高璐 ²吴琼 ²[ ... ]邵杰 ^2,*

作者单位

摘要

¹ 温州大学生命与环境科学学院，浙江温州 325035

² 浙江师范大学浙江省光信息检测与显示技术研究重点实验室，浙江金华 321004

³ 浙江金华广福肿瘤医院，浙江金华 321000

⁴ 温州大学化学与材料工程学院，浙江温州 325035

⁵ 温州大学电子与电气工程学院，浙江温州 325035

针对呼出气一氧化氮（FeNO）体积分数的检测，使用了具有高灵敏度、高精度等特性的可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）技术。利用直接吸收光谱（DAS）技术和波长调制光谱（WMS）技术对呼出二氧化碳（CO₂）体积分数进行标定，并通过模拟两种气体信号来确定相关系数并完成FeNO体积分数反演。连续测量15 min气体体积分数，根据其变化实验和Allan方差曲线分析确定两种气体的参数，该系统中的CO₂气体测量精度和探测极限分别为0.045%和5.4×10^-3，一氧化氮（NO）气体测量精度和探测极限分别为1.1×10^-9和3.4×10^-9；通过反复置换CO₂和NO的混合气体与氮气（N₂）测量气体体积分数随时间变化情况来确定该系统响应时间为12 s；最后根据单次呼气周期曲线确定志愿者呼出气体中CO₂和NO的体积分数。该研究为FeNO的在线检测提供实验依据。

生物技术光谱学二氧化碳一氧化氮临床应用吸收光谱

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光学学报

2024, 44(5): 0517002

光谱学

基于卡通-纹理模型的激光吸收光谱层析成像

司菁菁 ^1,4吕东灿 ¹张瑞 ¹程银波 ^2,*刘畅 ³

作者单位

摘要

¹ 燕山大学信息科学与工程学院，河北秦皇岛 066004

² 河北农业大学海洋学院，河北秦皇岛 066003

³ 爱丁堡大学工程学院，英国爱丁堡 EH93JL

⁴ 河北省信息传输与信号处理重点实验室，河北秦皇岛 066004

可调谐二极管激光吸收光谱层析成像（TDLAT）是一种重要的光学非侵入式燃烧检测技术。然而，TDLAT逆问题的欠定性本质使得现有迭代层析成像算法重建的燃烧场温度分布图像存在较大误差。针对该问题，笔者将图像处理领域的卡通-纹理模型引入TDLAT，提出了基于卡通-纹理模型的温度重建算法（TRACT）。该算法利用全变差约束下的Landweber算法重建气体吸收密度图像中的卡通成分，较好地恢复其中的平滑特征与边缘结构；构建改进的迭代收缩阈值算法深度展开网络，并用其重建气体吸收密度图像中的细节纹理成分；通过卡通成分重建与纹理成分重建的相互补充，提高气体吸收密度图像的整体重建质量，进而提高燃烧场温度分布图像的重建质量。利用火焰动力学模拟器生成的仿真数据与利用TDLAT实验系统实际测量数据进行的重建实验均表明，与现有的迭代层析成像算法相比，TRACT重建的燃烧场温度分布图像在客观评价指标与主观视觉质量方面均有较大提升。

光谱学可调谐二极管激光吸收光谱层析成像温度重建双线测温法卡通-纹理模型

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中国激光

2024, 51(6): 0611001

仪器，测量与计量

基于X射线吸收光谱全能谱拟合的金属薄膜面密度测量方法

王硕然 ¹鄢志鸿 ¹孙亦宸 ¹王琦 ^2,**罗守华 ^1,*

作者单位

摘要

¹ 东南大学生物科学与医学工程学院，江苏南京 210096

² 中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川绵阳 621900

提出一种基于X射线吸收光谱（XAS）的全能谱拟合方法，先通过样品元素的衰减系数曲线和射线源的本底能谱曲线获得样品的理论吸收能谱，再将理论吸收能谱与实际穿过样品的吸收能谱进行拟合，由退火算法计算得到薄膜样品的元素面密度值。该方案有效降低了噪声与探测器响应函数引入的误差。实验结果表明，系统在单元素下的测量结果重复测量标准偏差较小，测量不确定度在10^-4 g/cm²量级，且能进行多元素薄膜面密度的测量，满足惯性约束聚变实验中对金属薄膜无损与高稳定的测量需求。

X射线吸收光谱金属薄膜面密度

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激光与光电子学进展

2024, 61(5): 0512003

光纤光学与光通信

基于柔性空芯光纤的NO与NO₂中红外吸收光谱检测（特邀）创刊六十周年特邀

温大新 ^1†高丽梅 ^2†段锟 ¹吉雍彬 ¹[ ... ]任伟 ^1,**

作者单位

摘要

¹ 香港中文大学机械与自动化工程学系，香港 999077

² 复旦大学信息科学与工程学院，上海 200433

报道了一种基于柔性空芯光纤和量子级联激光器（QCL）的中红外吸收光谱技术，可同时检测NO和NO₂气体。QCL在间歇连续波（iCW）模式下运行，结合柔性空芯光纤具有小型化传感器的潜力。分别选择1929.03 cm^-1和1599.91 cm^-1的吸收线用于NO和NO₂检测，两束激光同时耦合到内径为530 μm的100 cm长的柔性空芯光纤中。直接吸收光谱首先用于展示双气体检测，QCL以iCW模式运行并结合时分复用技术，然后采用一次谐波归一化的波长调制光谱来消除非气体吸收带来的信号强度变化的影响，并研究了气体传感器的性能。对于体积分数为50×10^-6的NO与15×10^-6的NO₂，检测精度分别评估为5.2%和4.1%。当积分时间为60 s时NO的检测限为39×10^-9，当积分时间为50 s时NO₂的检测限为9.2×10^-9。

激光吸收光谱柔性空芯光纤间歇连续波一氧化氮二氧化氮

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激光与光电子学进展

2024, 61(3): 0306003

光谱学

基于开放路径式可调谐二极管激光吸收光谱法室内CO₂在线监测研究

黄琪 ^1,2王晴 ³汪开涛 ³王聪珊 ³[ ... ]董磊 ^1,2,**

作者单位

摘要

¹ 山西大学激光光谱研究所，量子光学与光量子器件国家重点实验室，山西太原 030006

² 山西大学极端光学协同创新中心，山西太原 030006

³ 山西大学物理电子工程学院，山西太原 030006

为了研究室内二氧化碳（CO₂）体积分数变化以及其与人类活动之间的关系，设计了一种开放路径式可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）传感系统对室内CO₂体积分数进行监测。采用中心波长为2004 nm的分布式反馈（DFB）激光器作为激励光源测量CO₂的R（16）特征吸收线。使用Levenberg-Marquardt非线性最小二乘法拟合测量光谱，实现体积分数测量免定标。与商用XENSIV^TMPAS二氧化碳传感器进行对比测量，二者的相关度R²达到0.89。结果显示，室内CO₂每日体积分数均值为4.63×10^-4，略高于室外的CO₂体积分数，并且一天内波动范围在3.86×10^-4~5.66×10^-4之间。室内CO₂体积分数受通风情况和室内人员活动的影响，其每日体积分数变化趋势与人员工作时间高度相关。在人员密度为0.005 人/m³的情况下，测量得到CO₂体积分数的增长速率为2.3×10^-5 h^-1。因此，人员拥挤的室内环境应及时通风，以防止体积分数过高的CO₂引起不适。

可调谐二极管激光吸收光谱技术痕量气体免标定室内二氧化碳检测在线监测

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激光与光电子学进展

2024, 61(5): 0530004

Research Articles

Prospect of ultrahigh-resolution fast neutron absorption spectroscopy based on a laser plasma electron accelerator

Wen-Zhao Wang ^1,2Jie Feng ^1,2Xiao-Peng Zhang ³Yao-Jun Li ^1,2[ ... ]Li-Ming Chen ^1,2,*

Author Affiliations

Abstract

¹ Key Laboratory of Laser Plasma (MoE), School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China

² IFSA Collaborative Innovation Center, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China

³ Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China

⁴ Shanghai Advanced Research Institute, Chinese Academy of Sciences, Shanghai, China

⁵ Key Laboratory of Nuclear Physics and Ion-beam Application (MoE), Institute of Modern Physics, Fudan University, Shanghai, China

Fast neutron absorption spectroscopy is widely used in the study of nuclear structure and element analysis. However, due to the traditional neutron source pulse duration being of the order of nanoseconds, it is difficult to obtain a high-resolution absorption spectrum. Thus, we present a method of ultrahigh energy-resolution absorption spectroscopy via a high repetition rate, picosecond duration pulsed neutron source driven by a terawatt laser. The technology of single neutron count is used, which results in easily distinguishing the width of approximately 20 keV at 2 MeV and an asymmetric shape of the neutron absorption peak. The absorption spectroscopy based on a laser neutron source has one order of magnitude higher energy-resolution power than the state-of-the-art traditional neutron sources, which could be of benefit for precisely measuring nuclear structure data.

fast neutron absorption spectroscopy laser plasma accelerator photo-nuclear neutrons single neutron count

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High Power Laser Science and Engineering

2024, 12(1): 01000e11

流场诊断激光光谱技术与装备

热化学参数非均匀分布对双色激光吸收光谱测量碳烟火焰温度的影响

刘宁博 ¹赵逸佳 ¹陆盛曜 ¹马柳昊 ^1,2,*

作者单位

摘要

¹ 武汉理工大学汽车工程学院，湖北武汉430070

² 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室，吉林长春130033

针对视线效应（Line-Of-Sight，LOS）的双色激光吸收光谱（Laser Absorption Spectroscopy，LAS）火焰测温技术，研究了热化学参数的非均匀分布对碳烟火焰温度测量的影响。优先选出水汽（H₂O）在1.3~3.0 μm内的6对典型吸收谱线，针对氮气伴流碳烟火焰和空气伴流碳烟火焰，利用高保真光谱数值模拟仿真系统研究了非均匀温度和浓度分布对所选6对谱线的测温结果的影响，得到了氮气伴流碳烟火焰和空气伴流碳烟火焰的非均匀性条件。对于氮气伴流碳烟火焰，仿真得到的谱线对4 029.52 cm^-¹/4 030.73 cm^-¹和5 553.86 cm^-¹/5 554.18 cm^-¹的最大相对温度偏差分别是4.72%（最小）和12.40%（最大）。空气伴流碳烟火焰的谱线对相对温度偏差有正有负，且其最大正负值均出现在δ/L=80%的非均匀条件下，谱线对5 553.86 cm^-¹/5 554.18 cm^-¹相对温差的最大正负值分别为14.43%和-2.51%；谱线对4 029.52 cm^-¹/4 030.73 cm^-¹相对温差的最大正负值分别为3.22%和-13.21%。最后，通过典型谱线对4 029.52 cm^-¹/4 030.73 cm^-¹的吸收光谱进行了实验验证。实验结果表明：在两种典型碳烟火焰中，谱线对4 029.52 cm^-¹/4 030.73 cm^-¹对热化学参数的非均匀性不敏感，可以最大程度上减弱热化学参数非均匀分布对其测温结果的影响。