TDLAS能實(shí)現(xiàn)"原位、連續(xù)、實(shí)時(shí)測(cè)量",環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng),易于設(shè)備的小型化。因此可以掙脫實(shí)驗(yàn)室的束縛,在產(chǎn)業(yè)應(yīng)用中大展拳腳。比如大氣環(huán)境在線監(jiān)測(cè)、發(fā)動(dòng)機(jī)效率檢測(cè)、汽車尾氣測(cè)量、工業(yè)過(guò)程氣體實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等等。TDLAS利用半導(dǎo)體激光器的波長(zhǎng)調(diào)諧特性,可獲得被選定的待測(cè)氣體特征吸收峰的吸收光譜,從而對(duì)氣體定性或者定量的分析。每種氣體分子的吸收峰受其他氣體吸收干擾很小,所以也稱之為"分子的指紋峰"TDLAS技術(shù)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是這些氣體"分子指紋"的識(shí)別系統(tǒng),具有很強(qiáng)的選擇性。此外,TDLAS的檢測(cè)靈敏度也是較高的,不過(guò)檢出限能達(dá)到怎樣的量級(jí),就和所用光源有著很大的關(guān)系。常見(jiàn)的污染氣體的"指紋峰"主要集中在4μm-10μm,基本是中紅外的天下,所以,作為中紅外激光光源的QCL,則可展現(xiàn)性能優(yōu)勢(shì)。再加之高輸出功率,檢出限可達(dá)到ppb,甚至ppt級(jí)別。這比傳統(tǒng)的近紅外光源所能達(dá)到的水平,整整高出了3~6個(gè)量級(jí)。 基于光譜學(xué)原理的氣體檢測(cè),有非接觸、快響應(yīng)、高靈敏、大范圍監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn),是溫室氣體監(jiān)測(cè)技術(shù)的主流方向。云南SF6QCL激光器定制
分子紅外光譜與分子的結(jié)構(gòu)密切相關(guān),是研究表征分子結(jié)構(gòu)的一種有效手段,將一束不同波長(zhǎng)的紅外射線照射到物質(zhì)的分子上,某些特定波長(zhǎng)的紅外射線被吸收,形成這一分子的紅外吸收光譜。每種分子都有由其組成和結(jié)構(gòu)決定的獨(dú)有的紅外吸收光譜,可以采用與標(biāo)準(zhǔn)化合物的紅外光譜對(duì)比的方法來(lái)做分析鑒定。紅外光譜法主要研究在振動(dòng)中伴隨有偶極矩變化的化合物(沒(méi)有偶極矩變化的振動(dòng)在拉曼光譜中出現(xiàn))。因此,除了單原子和同核分子如Ne、He、H2等之外,幾乎所有的有機(jī)化合物在紅外光譜區(qū)均有吸收。除光學(xué)異構(gòu)體,某些高分子量的高聚物以及在分子量上只有微小差異的化合物外,凡是具有結(jié)構(gòu)不同的兩個(gè)化合物,一定不會(huì)有相同的紅外光譜。通常紅外吸收帶的波長(zhǎng)位置與吸收譜帶的強(qiáng)度,反映了分子結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn),可以用來(lái)鑒定未知物的結(jié)構(gòu)組成或其化學(xué)基團(tuán);而吸收譜帶的吸收強(qiáng)度與分子組成或化學(xué)基團(tuán)的含量有關(guān),可用以進(jìn)行定量分析和純度鑒定。由于紅外光譜分析特征性強(qiáng),氣體、液體、固體樣品都可測(cè)定,并具有用量少,分析速度快,不破壞樣品的特點(diǎn)。因此,紅外光譜法不僅與其它許多分析方法一樣,能進(jìn)行定性和定量分析,而且該法是鑒定化合物和測(cè)定分子結(jié)構(gòu)的**有用方法之一。 云南定制QCL激光器批發(fā)利用多種形式的光譜學(xué)測(cè)量手段,開(kāi)展地面探測(cè)、地基探測(cè)、機(jī)載探測(cè)和星載探測(cè)四種典型光學(xué)觀測(cè).
TDLAS(TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy)技術(shù)利用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的特性,通過(guò)調(diào)制激光器的波長(zhǎng),使其掃描被測(cè)氣體分子的吸收峰,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體分子濃度的測(cè)量。該技術(shù)通過(guò)紅外吸收來(lái)測(cè)量激光通過(guò)被測(cè)氣體時(shí)被吸收的數(shù)量,具有高精度和無(wú)接觸的特點(diǎn)。調(diào)諧半導(dǎo)體吸收光譜(TDLAS)技術(shù)是激光吸收光譜(LAS)技術(shù)的一種。根據(jù)激光器的不同驅(qū)動(dòng)形式,激光吸收光譜(LAS)技術(shù)可以分為:直接吸收法和調(diào)制吸收法。這兩種技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn):直接吸收法:需要鎖定激光器驅(qū)動(dòng)電流,不需加載2f諧波信號(hào),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低,但容易受干擾,尤其是低頻干擾,所以靈敏度相對(duì)低些。調(diào)制吸收法:需要給到激光器鋸齒波驅(qū)動(dòng)電流信號(hào),同時(shí)需要加載2f諧波信號(hào)到驅(qū)動(dòng)電流上,結(jié)構(gòu)會(huì)相對(duì)復(fù)雜一些,成本要比直接吸收法高一些,但是靈敏度高,能夠避開(kāi)低頻干擾。其中又進(jìn)一步分為波長(zhǎng)調(diào)制類和頻率調(diào)制類,波長(zhǎng)調(diào)制類需要更大的調(diào)諧范圍,頻率調(diào)制類需要很高的掃描頻率和調(diào)制頻率,技術(shù)復(fù)雜,靈敏度更高。
在當(dāng)今高科技迅猛發(fā)展的時(shí)代,量子級(jí)聯(lián)激光器(QCL激光器)憑借其性能,越來(lái)越受到氣體檢測(cè)領(lǐng)域的關(guān)注。作為一種高靈敏度的激光器,QCL激光器能夠在極低濃度的氣體環(huán)境下進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè),為環(huán)境監(jiān)測(cè)和工業(yè)應(yīng)用提供可靠的數(shù)據(jù)支持。這一特性使得QCL激光器成為氣體分析的工具,尤其在安全監(jiān)測(cè)和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域,其應(yīng)用價(jià)值不可小覷。QCL激光器的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于其強(qiáng)大的選擇性。與其他類型的激光器相比,QCL激光器能夠有效地區(qū)分不同氣體分子的吸收特性。這意味著在復(fù)雜的氣體混合環(huán)境中,QCL激光器能夠精確識(shí)別特定氣體的存在,從而減少誤報(bào)的可能性,極大地提高了檢測(cè)的可靠性和準(zhǔn)確性。這種選擇性不僅提升了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,同時(shí)也為客戶帶來(lái)了更高的滿意度。 甲烷分子的基頻吸收帶位于在3.3μm附近的中紅外區(qū)域。因此用中紅外激光器探測(cè)甲烷氣體非常有益。
量子級(jí)聯(lián)激光器輸出功率較高圖3量子級(jí)聯(lián)激光器有源區(qū)工作示意圖(兩個(gè)周期)比起中紅外波段其它光源,QCL的輸出功率較高。不同的激光氣體檢測(cè)應(yīng)用中會(huì)需要不同的功率,故激光器的高功率工作是非常必要的。改變工作電流就可以改變激光器的輸出功率,高功率的激光器能夠提供的功率范圍大,可以滿足更多的應(yīng)用場(chǎng)景。QCL輸出功率較高的原因可以歸結(jié)于其本身的有源區(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),其電子利用效率較高。內(nèi)量子效率是指每秒注入有源區(qū)的電子-空穴對(duì)數(shù)能夠產(chǎn)生的光子數(shù)多少。圖3給出典型的QCL有源區(qū)工作示意圖,電子流通過(guò)一系列的子帶和微帶,實(shí)現(xiàn)子帶中的上能級(jí)電子的集聚,之后迅速躍遷到下能級(jí)并產(chǎn)生光子,之后注入?yún)^(qū)再重復(fù)利用電子流,使之進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。理論上一個(gè)電子可以產(chǎn)生與有源區(qū)級(jí)數(shù)相同的光子數(shù),從而內(nèi)量子效率較高,輸出的功率也就越大。而常規(guī)的半導(dǎo)體激光器中,一個(gè)電子在與空穴相遇后輻射出一個(gè)光子??墒覝毓ぷ髟S多應(yīng)用中需要激光器能室溫工作(室溫脈沖或室溫連續(xù)工作)。器件低溫工作時(shí)需將激光器放置在液氮制冷的杜瓦中,將增大系統(tǒng)體積,而且不利于激光器的光束整形。而常規(guī)半導(dǎo)體激光器中電子和空穴的分布對(duì)溫度十分敏感,在長(zhǎng)波長(zhǎng)區(qū)域。 提供從QCL光源、MCT探測(cè)器等模塊組件,再到激光氣體分析系統(tǒng)的全套解決方案。廣西定制QCL激光器批發(fā)
光譜技術(shù)在氣體檢測(cè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,其中OF-CEAS、CRDS和TDLAS是三種主要技術(shù)。云南SF6QCL激光器定制
除了氣體檢測(cè)外,帶間級(jí)聯(lián)激光器也可用于***領(lǐng)域中。紅外半導(dǎo)體激光器由于體積小、效率高、易調(diào)制、環(huán)境適應(yīng)強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)在***領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈已經(jīng)從***代紅外尋的制導(dǎo)向第四代3~5μm中紅外波段凝視成像制導(dǎo)發(fā)展,該技術(shù)**提高了紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈的靈敏度和抗干擾能力,使其獲得了更遠(yuǎn)的攻擊距離。此外,中紅外波段還可以應(yīng)用于工業(yè)過(guò)程控制、臨床呼吸診斷、紅外景象投影、醫(yī)學(xué)醫(yī)療和化學(xué)生物威脅探測(cè)等領(lǐng)域中;還可以作為光發(fā)射機(jī)進(jìn)行通信,實(shí)現(xiàn)自由空間內(nèi)的信息傳輸。目前,可以實(shí)現(xiàn)中紅外波段激光器的主要技術(shù)手段包括一類(type-Ⅰ)量子阱(QW)銻化鎵(GaSb)基的激光器及其形成的一類級(jí)聯(lián)量子阱激光器。此外還有目前在長(zhǎng)波紅外和太赫茲波段非常熱門(mén)的量子級(jí)聯(lián)激光器。本文重點(diǎn)介紹帶間級(jí)聯(lián)激光器。 云南SF6QCL激光器定制