中遠(yuǎn)紅外波段包含了兩個重要的大氣窗口3-5μm和8-13μm波段,,很多氣體的特征吸收峰都在這個波段,,如NO、CO,、CO2,、NH3、SO2,、SO3等,,還有一些人體疾病如糖尿病、,、胸,、肺、精神疾病等特征氣體的吸收譜線也處于此波段,,如圖4,。不同氣體的特征吸收峰基于QCL的檢測系統(tǒng),具有體積小,、檢測速度快,、精確度高等特點,可以廣泛的應(yīng)用在環(huán)境檢測,、痕量氣體檢測,、醫(yī)療診斷等方面,基于QCL的氣體檢測系統(tǒng)是QCL重要的應(yīng)用之一,,如氣體檢測系統(tǒng)如圖5,。相比于傳統(tǒng)的氣體檢測技術(shù)(電化學(xué)檢測、氣相色譜分析,、紅外LED),,量子級聯(lián)激光器在氣體檢測的優(yōu)勢如下:1、量子級聯(lián)激光器具有很窄的光譜線寬,,可以獲得氣體分子,、原子光譜線中精細(xì)結(jié)構(gòu),因此基于量子級聯(lián)激光器的氣體檢測系統(tǒng)分辨率要遠(yuǎn)高于其他光譜檢測方法,而且系統(tǒng)中不需要分光器件,,可以通過調(diào)諧QCL的波長,,就可在光電探測器中直接得到其吸收光譜。2,、QCL的光束質(zhì)量好,,其出射光的發(fā)散角小,可以利用光的反射來設(shè)計光學(xué)長程池從而增加系統(tǒng)的吸收光程,,進(jìn)而就可以提高系統(tǒng)的靈敏度,,這對于低濃度的氣體檢測十分有效。 中紅外QCL用于燃?xì)夤芫W(wǎng)巡檢中,,解決巡檢效率低,、氣體檢測準(zhǔn)確度低、受環(huán)境影響大,、智能化程度低等問題,。甘肅氣體檢測QCL激光器公司
紅外激光光譜學(xué)獨特的優(yōu)勢以及在許多領(lǐng)域有著潛在的重要應(yīng)用價值,是近年來非常熱門的研究領(lǐng)域之一,。主要的應(yīng)用有:(1)高選擇性,,高分辨率的光譜技術(shù),由于分子光譜的“指紋”特征,,它不受其它氣體的干擾,。這一特性與其它方法相比有明顯的優(yōu)勢。(2)它是一種對所有在紅外有吸收的活躍分子都有效的通用技術(shù),,同樣的儀器可以方便的改成測量其它組分的儀器,,只需要改變激光器和標(biāo)準(zhǔn)氣。由于這個特點,,很容易就能將其改成同時測量多組分的儀器,。(3)它具有速度快,靈敏度高的優(yōu)點,。在不失靈敏度的情況下,,其時間分辨率可以在ms量級。應(yīng)用該技術(shù)的主要領(lǐng)域有:分子光譜研究,、工業(yè)過程監(jiān)測控制,、燃燒過程診斷分析、發(fā)動機(jī)效率和機(jī)動車尾氣測量,、檢測,、大氣中痕量污染氣體監(jiān)測等。因此,,可調(diào)諧紅外激光光譜新方法及其環(huán)境污染時空分布監(jiān)測研究對國家可持續(xù)發(fā)展和解決環(huán)境領(lǐng)域中必不可少的監(jiān)測分析新方法與新技術(shù)有重要的科學(xué)意義和實用價值。應(yīng)用該技術(shù)的主要領(lǐng)域有:1,、分子光譜研究:光譜結(jié)構(gòu),、線寬,、線強(qiáng)等;2,、大氣痕量氣體檢測:CH2O,、CH4、CO2,、NH3等,;3、工業(yè)過程監(jiān)測控制:CO,、CO2,、H2O、NH3等,;4,、醫(yī)療診斷:NO、CO,、CO2,、CH4等;5,、機(jī)動車尾氣測量:CO,、CO2、NH3,、NO等,。 廣西新型QCL激光器報價TDLAS:當(dāng)激光波長與待測氣體分子的吸收線匹配時,分子會吸收部分能量,,透射光強(qiáng)度的變化,,計算氣體濃度。
QCL(量子級聯(lián)激光器)激光驅(qū)動器是專門設(shè)計用于激勵量子級聯(lián)激光器的電子設(shè)備,。QCL是一種基于半導(dǎo)體材料的激光器,,具有較高的效率和可調(diào)的波長,廣泛應(yīng)用于光譜學(xué),、激光雷達(dá)和通信等領(lǐng)域,。QCL激光驅(qū)動器的主要功能包括:1.電流控制:提供穩(wěn)定的電流源,以確保QCL在比較好工作狀態(tài)下運(yùn)行,。2.調(diào)制功能:能夠?qū)す廨敵鲞M(jìn)行調(diào)制,,以實現(xiàn)不同的應(yīng)用需求,如脈沖激光輸出,。3.溫度控制:通常集成溫控系統(tǒng),,以保持激光器在穩(wěn)定的溫度環(huán)境中工作,確保性能穩(wěn)定。4.保護(hù)功能:具備過流,、過溫等保護(hù)機(jī)制,,以防止激光器因異常條件而損壞。選擇合適的QCL激光驅(qū)動器時,,需要考慮激光器的工作參數(shù),、所需的調(diào)制頻率和穩(wěn)定性等因素。
當(dāng)紅外輻射的能量與氣體分子振動躍遷所需的能量相匹配時,,氣體分子會吸收特定波長的紅外光,,導(dǎo)致透過光的強(qiáng)度減弱,從而形成特征吸收峰,。輻射光子的能量與分子振動躍遷的能量差相等,。l分子振動伴隨偶極矩的變化(紅外活性)。分子在紅外光譜中表現(xiàn)出基頻,、倍頻和組合頻吸收峰,。l每種氣體分子具有獨特的紅外吸收譜帶,這種特征吸收峰可以用來識別氣體種類,。絕大多數(shù)氣態(tài)化學(xué)物質(zhì)在中紅外光譜區(qū)(≈2-25μm)都顯示出基本的振動吸收帶,,這些基本帶對光的吸收提供了一種幾乎通用的檢測手段。光學(xué)技術(shù)的主要特征是對痕量氣體的非侵入式原位檢測能力,。目前中紅外激光在定量痕量氣體檢測中的應(yīng)用必將代替近紅外成為下一代高精度的選擇,。進(jìn)入21世紀(jì)全球環(huán)境問題日益突出,各國都在在努力減少溫室氣體排放,。二氧化碳(CO2)通常被稱為溫室氣體,,但其他使全球環(huán)境惡化的氣體還包括二氧化硫(SO2)和二氧化氮(NO2)。此外,,在氣體泄漏檢測和性氣體的集中監(jiān)控是預(yù)防災(zāi)難中激光法可以采取有效報警措施從而可以避免風(fēng)險于災(zāi)難之前,。激光吸收光譜法是檢測微量氣體的方法之一。它使用分布式反饋激光二極管(DFB-LD)檢測某種氣體,,該二極管具有特定于該氣體的光吸收波長,。 QCL在高靈敏檢測方面具備天然的優(yōu)勢,可能成為呼吸氣體分析技術(shù)領(lǐng)域瓶頸的可靠解決方案,。
QCL激光器的基本結(jié)構(gòu)包括FP-QCL,、DFB-QCL和ECqcL。增益介質(zhì)顯示為灰色,,波長選擇機(jī)制為藍(lán)色,,鍍膜面為橙色,輸出光束為紅色,。1.簡單的結(jié)構(gòu)是F-P腔激光器(FP-QCL),。在F-P結(jié)構(gòu)中,,切割面為激光提供反饋,有時也使用介質(zhì)膜以優(yōu)化輸出,。2.第二種結(jié)構(gòu)是在QC芯片上直接刻分布反饋光柵,。這種結(jié)構(gòu)(DFB-QCL)可以輸出較窄的光譜,但是輸出功率卻比FP-QCL結(jié)構(gòu)低很多,。通過大范圍的溫度調(diào)諧,DFB-QCL還可以提供有限的波長調(diào)諧(通過緩慢的溫度調(diào)諧獲得10~20cm-1的調(diào)諧范圍,,或者通過快速注進(jìn)電流加熱調(diào)諧獲得2~3cm-1的范圍),。3.第三種結(jié)構(gòu)是將QC芯片和外腔結(jié)合起來,形成ECqcL,。這種結(jié)構(gòu)既可以提供窄光譜輸出,,又可以在QC芯片整個增益帶寬上(數(shù)百cm-1)提供快調(diào)諧(速度超過10ms)。由于ECqcL結(jié)構(gòu)使用低損耗元件,,因此它可在便攜式電池供電的條件下高效運(yùn)作,。 量子級聯(lián)激光器是一種新型半導(dǎo)體激光器,體積小,、壽命長等特點,,其工作原理卻和傳統(tǒng)半導(dǎo)體激光器截然不同。海南水QCL激光器
TDLAS能實現(xiàn)"原位,、連續(xù),、實時測量",環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng),,易于設(shè)備的小型化,。甘肅氣體檢測QCL激光器公司
TDLAS能實現(xiàn)"原位、連續(xù),、實時測量",,環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng),易于設(shè)備的小型化,。因此可以掙脫實驗室的束縛,,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,、發(fā)動機(jī)效率檢測,、汽車尾氣測量、工業(yè)過程氣體實時監(jiān)測等等,。TDLAS利用半導(dǎo)體激光器的波長調(diào)諧特性,,可獲得被選定的待測氣體特征吸收峰的吸收光譜,從而對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)簡單來說就是這些氣體"分子指紋"的識別系統(tǒng),,具有很強(qiáng)的選擇性。此外,,TDLAS的檢測靈敏度也是較高的,,不過檢出限能達(dá)到怎樣的量級,就和所用光源有著很大的關(guān)系,。常見的污染氣體的"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。再加之高輸出功率,,檢出限可達(dá)到ppb,,甚至ppt級別。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個量級,。 甘肅氣體檢測QCL激光器公司