大气与环境光学学报 ›› 2012, Vol. ›› Issue (6): 421-426.

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石英增强光声光谱在氢气纯度分析中的应用

董磊, 武红鹏, 张翔, 马维光, 张雷, 尹王保, 贾锁堂   

  1. (山西大学激光光谱实验室,量子光学与光量子器件国家重点实验室,山西 太原 030006)
  • 收稿日期:2012-07-04 修回日期:2012-08-14 出版日期:2012-11-28 发布日期:2012-11-08
  • 通讯作者: 董磊(1979-),男,河南新乡人,副教授,主要从事激光光谱技术及气体传感器的研究。 E-mail:donglei@sxu.edu.cn
  • 作者简介:董磊(1979-),男,河南新乡人,副教授,主要从事激光光谱技术及气体传感器的研究。
  • 基金资助:

    国家青年基金(61108030),国家自然科学基金 (61275213),山西大学本科生科研训练计划项目,国家基金仪器专项(61127017),山西省环境项目(2011256),国家973计划项目(2012CB921600),国家基金重点项目(10934004),国家自然科学基金(61178009),国家自然科学基金 (60978018)资助

Application of Quartz-enhanced Photoacoustic Spectroscopy in Purity Analysis

DONG Lei, WU Hong-peng, ZHANG Xiang, MA Wei-guang, ZHANG Lei, YIN Wang-bao, JIA Suo-tang   

  1. (Laser Spectroscopy Laboratory of Shanxi University, State Key Laboratory of Quantum Optics and Quantum Optics Devices, Taiyuan 030006, China)
  • Received:2012-07-04 Revised:2012-08-14 Published:2012-11-28 Online:2012-11-08

摘要:

设计了一种基于石英增强光声光谱技术的痕量气体传感器,用来检测非纯氢气中的痕量甲烷浓度。传感器被配置了一个微型谐振腔,能够在空间上对声波进行限制,用以增强信号幅值。在这种配置和27 kPa的最优气压下,获得的甲烷探测灵敏度为3.2 ppm(1s平均时间),相应的归一化噪声等效吸收系数(1σ)为2.45×10-8 cm-1 W/Hz1/2。

关键词: 石英增强光声光谱, 气体传感器, 氢气纯度分析, 音叉式石英晶振

Abstract:

A compact gas sensor based on quartz-enhanced photoacoustic spectroscopy (QEPAS) was developed for trace methane quantification in impure hydrogen. The sensor is equipped with a microresonator to confine the sound wave and enhance QEPAS signal. The normalized noise-equivalent absorption coefficients (1σ) of 2.45×10-8 cm-1 W/ Hz1/2 for CH4 detection at 27 kPa were demonstrated with the QEPAS sensor configuration, which corresponds to the detection sensitivity of 3.2 ppm (1 s averaging time).

Key words: quartz-enhanced photoacoustic spectroscopy, gas sensor, purity analysis of hydrogen, quartz tuning fork

中图分类号: