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科學(xué)家提出基于靜態(tài)磁場法拉第旋轉(zhuǎn)光譜的新型NO2傳感器
來源:張南南,中國科學(xué)院 發(fā)表于 2023/1/31

靜態(tài)磁場原理圖 FRS NO2傳感器。來源:曹源


低功率法拉第旋轉(zhuǎn)光譜(FRS)二氧化氮(NO2)基于環(huán)形陣列永磁體的傳感器是由中國科學(xué)院合肥物理科學(xué)研究院高曉明教授領(lǐng)導(dǎo)的研究人員提出的,根據(jù)發(fā)表在《分析化學(xué)》上的一項(xiàng)研究。


FRS通過檢測浸入外部縱向磁場中的氣體介質(zhì)引起的線偏振光偏振狀態(tài)的變化來檢測順磁性分子。它不受CO等抗磁性分子的干擾2和 H2O,因此它表現(xiàn)出很高的物種特異性。此外,由于使用了一對近交叉的偏振片,因此它具有非常高的檢測靈敏度,可以很大地控制激光強(qiáng)度噪聲。


當(dāng)前的FRS信號主要由螺線管線圈產(chǎn)生的交變磁場調(diào)制的樣品吸收線的塞曼分裂產(chǎn)生。然而,當(dāng)激發(fā)磁光效應(yīng)時,這種正弦電磁場會遭受高功耗、產(chǎn)生大量焦耳熱、電磁干擾等因素。

為了解決這些問題,研究人員提出了一種基于稀土永磁體的靜態(tài)磁場FRS傳感裝置。

釹鐵硼永磁環(huán)形陣列及其磁場分布特性示意圖.

FRS信號和信噪比作為分析儀角度的函數(shù) α。


根據(jù)釹鐵硼(NdFeB)永磁環(huán)的磁場分布特征,他們以非等距形式組合了14個相同的釹鐵硼永磁環(huán),在380 mm的長度上獲得了平均磁場強(qiáng)度為346高斯的靜態(tài)磁場。通過將Herriott電池同軸擬合到永磁體陣列上,線性偏振光與樣品之間的相互作用大大增強(qiáng)。


NO的ν3基本波段中的Q支路譜特征2位于 1,613.25 厘米-1被中紅外量子級聯(lián)激光器探測。不2在23.7 m的光學(xué)長度下達(dá)到了0.4 ppb的檢測限。


“我們希望它能發(fā)展成為一個強(qiáng)大的現(xiàn)場可部署環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng),”該研究的作者曹源說。


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