基于 FTIR 开放式多次反射式怀特池系统

doi:10.3969/j.issn.1007-5461.2025.05.006

量子电子学报 ›› 2025, Vol. 42 ›› Issue (5): 641-651.doi: 10.3969/j.issn.1007-5461.2025.05.006

基于 FTIR 开放式多次反射式怀特池系统

陈威 1,2, 徐亮 2*, 徐寒扬 2, 徐睆垚 1,2, 花谷彪 1,2

1 中国科学技术大学, 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, 环境光学与技术重点实验室, 安徽合肥 230031

收稿日期:2023-03-30 修回日期:2023-09-01 出版日期:2025-09-28 发布日期:2025-09-28
通讯作者: E-mail: xuliang@aiofm.ac.cn E-mail:E-mail: xuliang@aiofm.ac.cn
作者简介:陈威 ( 1997 - ), 安徽铜陵人, 研究生, 主要从事傅里叶变换红外光谱仪系统应用方面的研究。 E-mail: 1976288313@qq.com
基金资助:
中国科学院合肥研究院院长基金 (YZJJ202209-TS), 安徽省重点研究与开发计划 (2022m07020009), 国家自然科学基金 (52027804)

An open multi⁃pass White cell system based on FTIR

CHEN Wei 1,2 , XU Liang 2* , XU Hanyang 2 , XU Huanyao1,2 , HUA Gubiao 1,2

1 University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China; 2 Key Laboratory of Environmental Optics and Technology, Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics, HFIPS; Chinese Academy of Sciences, Hefei 230031, China

Received:2023-03-30 Revised:2023-09-01 Published:2025-09-28 Online:2025-09-28
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摘要/Abstract

摘要： 设计搭建了一套有效光程为192 m的开放式多次反射式怀特池系统。通过Zemax设计仿真和优化, 还将该系统与中等分辨率的傅里叶变换红外光谱仪相耦合, 构建了一套多次反射式开放光路FTIR系统。通过外场实验监测结果表明 , 系统对 CH4、NO2、O3、SO2、HCHO、NH3 的气体浓度检测下限分别达到了 38.01804 nmol/mol、 23.77203 nmol/mol、2.78154 nmol/mol、28.08897 nmol/mol、6.10395 nmol/mol、1.54374 nmol/mol, 证实该设计显著提高了有效吸收光程并降低了光谱仪的检测下限, 可实现nmol/mol浓度量级的大气成分在线监测。该系统的搭建为环境科学研究和污染气体排放监测提供了一种新的手段。

关键词: 光谱学, 傅里叶变换红外光谱仪, 怀特池, 检测下限, 光程长

Abstract: An open multi-pass White cell system with an effective optical path of 192 m was designed in this work. By means of design simulation and optimization of Zemax, and then coupling with a mediumresolution Fourier transform infrared spectrometer, a multi-pass open optical path FTIR system was constructed. The field monitoring results showed that the detection limits of the system for CH4, NO2, O3, SO2, HCHO and NH3 gas concentration are 38.01804 nmol/mol, 23.77203 nmol/mol, 2.78154 nmol/mol, 28.08897 nmol/mol, 6.10395 nmol/mol and 1.54374 nmol/mol respectively, confirming that this design significantly improves the effective absorption optical path and reduces the detection limit of the spectrometer, and enabling online monitoring of atmospheric composition in the order of nmol/mol concentration. The establishment of the system provides a new means for environmental science research and pollution gas emission monitoring.

Key words: spectroscopy, Fourier transform infrared spectrometer, White cell, detection limit, long optical path

中图分类号:

TN219

陈威, 徐亮, 徐寒扬, 徐睆垚, 花谷彪, . 基于 FTIR 开放式多次反射式怀特池系统[J]. 量子电子学报, 2025, 42(5): 641-651.

CHEN Wei , , XU Liang , XU Hanyang , XU Huanyao, , HUA Gubiao , . An open multi⁃pass White cell system based on FTIR[J]. Chinese Journal of Quantum Electronics, 2025, 42(5): 641-651.

参考文献

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基于 FTIR 开放式多次反射式怀特池系统

An open multi⁃pass White cell system based on FTIR

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