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。 QCL由二次諧波從而對(duì)污染氣體進(jìn)行定性或者定量分析,具有高分辨率、高靈敏度以及響應(yīng)時(shí)間快等特點(diǎn)。湖南CO2QCL激光器批發(fā)
作為半導(dǎo)體激光技術(shù)發(fā)展的里程碑,量子級(jí)聯(lián)激光器(QCL)使中遠(yuǎn)紅外波段高可靠、高功率和高特征溫度半導(dǎo)體激光器的實(shí)現(xiàn)成為可能,為氣體分析等中紅外應(yīng)用提供了新型光源,因此QCL日益受到關(guān)注。尤其是近10年,越來(lái)越多的科研人員開(kāi)始研究QCL在氣體檢測(cè)方面的應(yīng)用,使得它的優(yōu)勢(shì)和潛力被更多的認(rèn)識(shí)和挖掘。中遠(yuǎn)紅外量子級(jí)聯(lián)激光器(QCL)眾所周知,QCL屬于新一代半導(dǎo)體激光器,它的特性不同于傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器。用中科院半導(dǎo)體所劉峰奇研究員的“兩層含義”解釋,應(yīng)該更加形象。首先是量子含義,是指激光器由納米級(jí)厚度的半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)超薄層構(gòu)成,利用量子限制效應(yīng),通過(guò)調(diào)節(jié)每層材料的厚度和子帶間距,從而調(diào)節(jié)波長(zhǎng);其次是級(jí)聯(lián)含義,它的有源區(qū)由多級(jí)耦合量子阱串接組成,可實(shí)現(xiàn)單電子注入的倍增光子輸出,可望獲得大功率,而普通的半導(dǎo)體激光器是利用電子空穴對(duì)的復(fù)合發(fā)射光子,這是普通激光器不具備的一個(gè)性能。 江西SF6QCL激光器哪家好QCL激光器的基本結(jié)構(gòu)包括FP-QCL、DFB-QCL和ECqcL。
大氣中CO2、CH4、N2O三大溫室氣體的特征吸收光譜主要位于近紅外和中紅外光波段,其中近紅外波段波長(zhǎng)在-μm范圍,對(duì)應(yīng)于氣體分子的“泛頻”吸收譜帶,而中紅外波段波長(zhǎng)位于-25μm范圍,對(duì)應(yīng)于氣體分子的“基頻”吸收譜帶,吸收強(qiáng)度要明顯高于近紅外波段,適用于濃度痕量氣體分子的高靈敏檢測(cè)。針對(duì)目前溫室氣體多目標(biāo)場(chǎng)景監(jiān)測(cè)需求,研究人員開(kāi)展了不同形式的探測(cè)方法研究,主要包括地面探測(cè)、地基探測(cè)、機(jī)載探測(cè)和星載探測(cè),綜合運(yùn)用各種吸收光譜技術(shù)和儀器,通過(guò)掃描獲取溫室氣體紅外波段的特征吸收光譜,經(jīng)過(guò)光電信號(hào)轉(zhuǎn)換、光譜信號(hào)采集、濃度算法解析、軟件數(shù)據(jù)處理等技術(shù)過(guò)程,能夠?qū)崿F(xiàn)溫室氣體多組分高靈敏時(shí)空分辨觀測(cè)。
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)。 TDLAS利用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的窄線寬和波長(zhǎng)隨注入電流變化,對(duì)分子的單個(gè)或幾個(gè)相近的吸收線進(jìn)行測(cè)量。
量子級(jí)聯(lián)激光器(QuantumCascadeLaser,QCL)作為一種新興的激光技術(shù),正在多個(gè)領(lǐng)域中展現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和廣泛的應(yīng)用潛力。其的優(yōu)點(diǎn)使得產(chǎn)品在市場(chǎng)上備受青睞,尤其是在環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療成像和工業(yè)檢測(cè)等方面。首先,量子級(jí)聯(lián)激光器具有出色的波長(zhǎng)可調(diào)性,能夠在中紅外范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效發(fā)射。這一特性使得量子級(jí)聯(lián)激光器在氣體傳感領(lǐng)域的應(yīng)用尤為突出。通過(guò)精確的波長(zhǎng)調(diào)節(jié),用戶可以針對(duì)特定氣體進(jìn)行高靈敏度的檢測(cè),從而有效解決了傳統(tǒng)傳感器難以檢測(cè)低濃度有害氣體的問(wèn)題。這不僅提高了環(huán)境監(jiān)測(cè)的精度,也為企業(yè)的安全生產(chǎn)提供了有力保障。其次,量子級(jí)聯(lián)激光器在醫(yī)療成像領(lǐng)域也展現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢(shì)。其高功率和高效率的特性,能夠提升成像系統(tǒng)的分辨率和信噪比,使得醫(yī)生能夠更清晰地觀察到組織和的狀態(tài)。這對(duì)于早期疾病的診斷和方案的制定具有重要意義,從而提高了患者的效率,降低了醫(yī)療成本。 在光譜學(xué)領(lǐng)域,可調(diào)諧激光器可以用于精確測(cè)量物質(zhì)的光譜特性;河南CO2QCL激光器公司
DFB激光器同時(shí)提供對(duì)波長(zhǎng)的平滑、可調(diào)諧控制以及精確光纖通信和光譜應(yīng)用所需的極窄光譜寬度。湖南CO2QCL激光器批發(fā)
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人類對(duì)于大自然的干擾和對(duì)環(huán)境的破壞愈發(fā)嚴(yán)重,無(wú)論是酸雨等氣候?yàn)?zāi)害、亦或是全球氣候變暖、還是霧霾現(xiàn)象頻發(fā),都嚴(yán)重的影響著人們的生存環(huán)境。各國(guó)科學(xué)家對(duì)環(huán)境監(jiān)控都十分重視。2008年,正值北京奧運(yùn)會(huì)舉辦之際,美國(guó)普林斯頓科研小組利用量子級(jí)聯(lián)激光器搭建了開(kāi)路式氣體檢測(cè)系統(tǒng),對(duì)北京進(jìn)行了空氣質(zhì)量評(píng)估?!癏IPPO”項(xiàng)目(由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NSF)和美國(guó)國(guó)家海洋和大氣局(NOAA)支持)和“CalNEX”項(xiàng)目(由美國(guó)加州空氣資源局(CARB)和NOAA支持)正在開(kāi)展溫室氣體的相關(guān)研究工作。[2]工業(yè)監(jiān)控在石油化工、金屬冶煉、礦山開(kāi)采等行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,通過(guò)檢測(cè)產(chǎn)生的相應(yīng)氣體的濃度可以進(jìn)行進(jìn)程監(jiān)控,也可以監(jiān)控泄露危險(xiǎn)氣體的濃度,以保障生產(chǎn)安全,已有技術(shù)采用μmQCL對(duì)工業(yè)燃燒排氣系統(tǒng)中產(chǎn)生的NO氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè),并使用μm的脈沖QCL對(duì)物產(chǎn)生的氣體進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)。醫(yī)學(xué)應(yīng)用有的疾病會(huì)造成人類呼出氣體成分的異常升高,通過(guò)對(duì)呼出氣體的種類和濃度進(jìn)行準(zhǔn)確的分析,可以對(duì)臨床診斷和提供有價(jià)值的參考,而且不必因?yàn)槭褂肅T等儀器而引入過(guò)多的輻射。例如,患有糖尿病、肝臟和腎臟疾病的患者呼出的氣體中NH3濃度會(huì)出現(xiàn)異常。 湖南CO2QCL激光器批發(fā)