基于腔衰荡的多谱线光谱分析
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摘要: 激光吸收光谱技术因其高灵敏、快速响应和实时在线检测等优势，在大气环境监测、工业生产、医疗诊断等领域得到广泛应用。然而，谱线混叠干扰是激光吸收光谱技术面临的主要问题之一。本文提出了一种基于腔衰荡光谱（CRDS）的多谱线光谱分析方法，搭建了基于自主设计笼式结构的Fabry-Pérot腔的CRDS气体检测系统，并选取乙炔（C<sub>2</sub>H<sub>2</sub>）在6452 cm<sup>-1</sup>至6453 cm<sup>-1</sup>范围内的七条吸收谱线作为研究对象。实验结果表明，该系统能够精确测量并拟合多谱线的C2H2吸收光谱，最低检测极限为3.517×10<sup>-8</sup> cm<sup>-1</sup>，对应C2H2气体的最小检测体积比为4.37×10<sup>-6</sup>。此外，通过高精度真空计测量腔内压强，并利用气体吸收光谱的压力展宽效应，精确计算了三条谱线的压强展宽系数，相对偏差均低于0.04。本研究为激光吸收光谱技术中的多谱线分析提供了一种新的方法，提高了测量准确性和适用性。Abstract: 激光吸收光谱技术因其高灵敏、快速响应和实时在线检测等优势，在大气环境监测、工业生产、医疗诊断等领域得到广泛应用。然而，谱线混叠干扰是激光吸收光谱技术面临的主要问题之一。本文提出了一种基于腔衰荡光谱（CRDS）的多谱线光谱分析方法，搭建了基于自主设计笼式结构的Fabry-Pérot腔的CRDS气体检测系统，并选取乙炔（C<sub>2</sub>H<sub>2</sub>）在6452 cm<sup>-1</sup>至6453 cm<sup>-1</sup>范围内的七条吸收谱线作为研究对象。实验结果表明，该系统能够精确测量并拟合多谱线的C2H2吸收光谱，最低检测极限为3.517×10<sup>-8</sup> cm<sup>-1</sup>，对应C2H2气体的最小检测体积比为4.37×10<sup>-6</sup>。此外，通过高精度真空计测量腔内压强，并利用气体吸收光谱的压力展宽效应，精确计算了三条谱线的压强展宽系数，相对偏差均低于0.04。本研究为激光吸收光谱技术中的多谱线分析提供了一种新的方法，提高了测量准确性和适用性。
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