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攜手共進,惟精環(huán)境共探環(huán)保行業(yè)發(fā)展新路徑
惟精環(huán)境:科技賦能,守護綠水青山
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TDLAS能實現(xiàn)"原位、連續(xù)、實時測量",環(huán)境適應力強,易于設備的小型化。因此可以掙脫實驗室的束縛,在產(chǎn)業(yè)應用中大展拳腳。比如大氣環(huán)境在線監(jiān)測、發(fā)動機效率檢測、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技術簡單來說就是這些氣體"分子指紋"的識別系統(tǒng),具有很強的選擇性。此外,TDLAS的檢測靈敏度也是較高的,不過檢出限能達到怎樣的量級,就和所用光源有著很大的關系。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,檢出限可達到ppb,甚至ppt級別。這比傳統(tǒng)的近紅外光源所能達到的水平,整整高出了3~6個量級。 基于光譜學原理的氣體檢測,有非接觸、快響應、高靈敏、大范圍監(jiān)測等優(yōu)點,是溫室氣體監(jiān)測技術的主流方向。云南SF6QCL激光器定制
分子紅外光譜與分子的結(jié)構密切相關,是研究表征分子結(jié)構的一種有效手段,將一束不同波長的紅外射線照射到物質(zhì)的分子上,某些特定波長的紅外射線被吸收,形成這一分子的紅外吸收光譜。每種分子都有由其組成和結(jié)構決定的獨有的紅外吸收光譜,可以采用與標準化合物的紅外光譜對比的方法來做分析鑒定。紅外光譜法主要研究在振動中伴隨有偶極矩變化的化合物(沒有偶極矩變化的振動在拉曼光譜中出現(xiàn))。因此,除了單原子和同核分子如Ne、He、H2等之外,幾乎所有的有機化合物在紅外光譜區(qū)均有吸收。除光學異構體,某些高分子量的高聚物以及在分子量上只有微小差異的化合物外,凡是具有結(jié)構不同的兩個化合物,一定不會有相同的紅外光譜。通常紅外吸收帶的波長位置與吸收譜帶的強度,反映了分子結(jié)構上的特點,可以用來鑒定未知物的結(jié)構組成或其化學基團;而吸收譜帶的吸收強度與分子組成或化學基團的含量有關,可用以進行定量分析和純度鑒定。由于紅外光譜分析特征性強,氣體、液體、固體樣品都可測定,并具有用量少,分析速度快,不破壞樣品的特點。因此,紅外光譜法不僅與其它許多分析方法一樣,能進行定性和定量分析,而且該法是鑒定化合物和測定分子結(jié)構的**有用方法之一。 云南定制QCL激光器批發(fā)利用多種形式的光譜學測量手段,開展地面探測、地基探測、機載探測和星載探測四種典型光學觀測.
TDLAS(TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy)技術利用可調(diào)諧半導體激光器的特性,通過調(diào)制激光器的波長,使其掃描被測氣體分子的吸收峰,從而實現(xiàn)對氣體分子濃度的測量。該技術通過紅外吸收來測量激光通過被測氣體時被吸收的數(shù)量,具有高精度和無接觸的特點。調(diào)諧半導體吸收光譜(TDLAS)技術是激光吸收光譜(LAS)技術的一種。根據(jù)激光器的不同驅(qū)動形式,激光吸收光譜(LAS)技術可以分為:直接吸收法和調(diào)制吸收法。這兩種技術各有優(yōu)缺點:直接吸收法:需要鎖定激光器驅(qū)動電流,不需加載2f諧波信號,結(jié)構簡單,成本低,但容易受干擾,尤其是低頻干擾,所以靈敏度相對低些。調(diào)制吸收法:需要給到激光器鋸齒波驅(qū)動電流信號,同時需要加載2f諧波信號到驅(qū)動電流上,結(jié)構會相對復雜一些,成本要比直接吸收法高一些,但是靈敏度高,能夠避開低頻干擾。其中又進一步分為波長調(diào)制類和頻率調(diào)制類,波長調(diào)制類需要更大的調(diào)諧范圍,頻率調(diào)制類需要很高的掃描頻率和調(diào)制頻率,技術復雜,靈敏度更高。
在當今高科技迅猛發(fā)展的時代,量子級聯(lián)激光器(QCL激光器)憑借其性能,越來越受到氣體檢測領域的關注。作為一種高靈敏度的激光器,QCL激光器能夠在極低濃度的氣體環(huán)境下進行準確檢測,為環(huán)境監(jiān)測和工業(yè)應用提供可靠的數(shù)據(jù)支持。這一特性使得QCL激光器成為氣體分析的工具,尤其在安全監(jiān)測和環(huán)境保護等領域,其應用價值不可小覷。QCL激光器的另一個優(yōu)勢在于其強大的選擇性。與其他類型的激光器相比,QCL激光器能夠有效地區(qū)分不同氣體分子的吸收特性。這意味著在復雜的氣體混合環(huán)境中,QCL激光器能夠精確識別特定氣體的存在,從而減少誤報的可能性,極大地提高了檢測的可靠性和準確性。這種選擇性不僅提升了產(chǎn)品的市場競爭力,同時也為客戶帶來了更高的滿意度。 甲烷分子的基頻吸收帶位于在3.3μm附近的中紅外區(qū)域。因此用中紅外激光器探測甲烷氣體非常有益。
量子級聯(lián)激光器輸出功率較高圖3量子級聯(lián)激光器有源區(qū)工作示意圖(兩個周期)比起中紅外波段其它光源,QCL的輸出功率較高。不同的激光氣體檢測應用中會需要不同的功率,故激光器的高功率工作是非常必要的。改變工作電流就可以改變激光器的輸出功率,高功率的激光器能夠提供的功率范圍大,可以滿足更多的應用場景。QCL輸出功率較高的原因可以歸結(jié)于其本身的有源區(qū)結(jié)構設計,其電子利用效率較高。內(nèi)量子效率是指每秒注入有源區(qū)的電子-空穴對數(shù)能夠產(chǎn)生的光子數(shù)多少。圖3給出典型的QCL有源區(qū)工作示意圖,電子流通過一系列的子帶和微帶,實現(xiàn)子帶中的上能級電子的集聚,之后迅速躍遷到下能級并產(chǎn)生光子,之后注入?yún)^(qū)再重復利用電子流,使之進入下一個循環(huán)。理論上一個電子可以產(chǎn)生與有源區(qū)級數(shù)相同的光子數(shù),從而內(nèi)量子效率較高,輸出的功率也就越大。而常規(guī)的半導體激光器中,一個電子在與空穴相遇后輻射出一個光子??墒覝毓ぷ髟S多應用中需要激光器能室溫工作(室溫脈沖或室溫連續(xù)工作)。器件低溫工作時需將激光器放置在液氮制冷的杜瓦中,將增大系統(tǒng)體積,而且不利于激光器的光束整形。而常規(guī)半導體激光器中電子和空穴的分布對溫度十分敏感,在長波長區(qū)域。 提供從QCL光源、MCT探測器等模塊組件,再到激光氣體分析系統(tǒng)的全套解決方案。廣西定制QCL激光器批發(fā)
光譜技術在氣體檢測領域有著廣泛的應用,其中OF-CEAS、CRDS和TDLAS是三種主要技術。云南SF6QCL激光器定制
除了氣體檢測外,帶間級聯(lián)激光器也可用于***領域中。紅外半導體激光器由于體積小、效率高、易調(diào)制、環(huán)境適應強等優(yōu)點在***領域得到了廣泛應用。紅外制導導彈已經(jīng)從***代紅外尋的制導向第四代3~5μm中紅外波段凝視成像制導發(fā)展,該技術**提高了紅外制導導彈的靈敏度和抗干擾能力,使其獲得了更遠的攻擊距離。此外,中紅外波段還可以應用于工業(yè)過程控制、臨床呼吸診斷、紅外景象投影、醫(yī)學醫(yī)療和化學生物威脅探測等領域中;還可以作為光發(fā)射機進行通信,實現(xiàn)自由空間內(nèi)的信息傳輸。目前,可以實現(xiàn)中紅外波段激光器的主要技術手段包括一類(type-Ⅰ)量子阱(QW)銻化鎵(GaSb)基的激光器及其形成的一類級聯(lián)量子阱激光器。此外還有目前在長波紅外和太赫茲波段非常熱門的量子級聯(lián)激光器。本文重點介紹帶間級聯(lián)激光器。 云南SF6QCL激光器定制