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光譜技術(shù)革命：如何通過OF-CEAS、CRDS、TDLAS和FTIR實現(xiàn)精準(zhǔn)氣體檢測
光譜技術(shù)在氣體檢測領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，其中OF-CEAS（光學(xué)反饋腔增強吸收光譜技術(shù)）、CRDS（光腔衰蕩光譜技術(shù)）和TDLAS（可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)）是三種各具特色的主要技術(shù)。它們在不同的應(yīng)用場景中展現(xiàn)不同的優(yōu)勢。
OF-CEAS（光學(xué)反饋腔增強吸收光譜技術(shù)）
OF-CEAS技術(shù)基于光學(xué)反饋效應(yīng)，通過將激光頻率鎖定到腔模頻率上，提高了激光與腔的耦合效率。該技術(shù)通過在腔鏡之間的多次反射來增加光與氣體介質(zhì)的作用路徑，從而提升探測靈敏度。
優(yōu)勢
l 高靈敏度：通過光學(xué)反饋提高了探測效率。
l 激光-腔耦合效率高：提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
l 激光線寬壓窄：實現(xiàn)了高效的腔模輸出。
CRDS（光腔衰蕩光譜技術(shù)）
CRDS技術(shù)是一種非常靈敏的光譜方法，用于探測樣品的絕對光學(xué)消光，包括光的散射和吸收。它能夠在萬億分之一的水平上確定樣品的摩爾分?jǐn)?shù)。
優(yōu)勢
l 高靈敏度：適合極低濃度氣體的檢測。
l 免疫激光光強波動：不受激光強度波動影響。
l 寬光譜范圍：可用于多種波長范圍的應(yīng)用。
l 高速檢測：適用于快速反應(yīng)過程的檢測。
l 無熒光需求：簡化了設(shè)備需求。
然而，CRDS技術(shù)受限于激光光源和高反射率反射鏡的可用性，且在某些波段應(yīng)用較為困難，成本相對較高。
TDLAS（可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜技術(shù)）
代表品牌：海爾欣·昕甬智測
TDLAS技術(shù)利用可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的窄線寬和波長隨注入電流變化的特性，對分子的單個或幾個相近的吸收線進行測量。當(dāng)激光波長與待測氣體分子的吸收線匹配時，氣體分子會吸收部分激光能量，通過檢測透射光強度的變化，計算出氣體濃度。
優(yōu)勢
l 高靈敏度和高分辨率：能夠探測到極低濃度的氣體，并提供高精度的光譜分辨率。
l 快速響應(yīng)：激光器的快速調(diào)諧能力使其適用于實時測量。
l 無干擾測量：窄線寬和高選擇性使TDLAS在復(fù)雜氣體環(huán)境中實現(xiàn)無干擾測量。
l 低成本和小型化：系統(tǒng)設(shè)計簡單，可以實現(xiàn)小型化和低成本。
l 多組分測量：可同時測量多種氣體的通量測量。
應(yīng)用
寧波海爾欣·昕甬智測依托TDLAS技術(shù)的優(yōu)勢，在精密氣體分析與測量領(lǐng)域不斷創(chuàng)新，為行業(yè)提供多領(lǐng)域的解決方案。
FTIR（傅里葉變換紅外光譜技術(shù)）
FTIR技術(shù)使用寬帶紅外光源和干涉儀記錄整個光譜，通過傅里葉變換獲得吸收譜，能夠同時檢測多種氣體，在溫室氣體監(jiān)測中具有顯著的優(yōu)勢：
l 高靈敏度和高分辨率：提供高信噪比和光譜分辨率，適合環(huán)境科學(xué)的實時在線分析。
l 寬光譜范圍：能夠同時監(jiān)測多種溫室氣體。
l 快速和直接監(jiān)測：可以快速、直接地進行環(huán)境氣體監(jiān)測。
l 實時連續(xù)監(jiān)測：建立實時連續(xù)的溫室氣體監(jiān)測系統(tǒng)，對控制大氣污染意義重大。
l 高可靠性和準(zhǔn)確性：在CO2、CH4和CO的監(jiān)測中表現(xiàn)出高可靠性。
FTIR技術(shù)在溫室氣體監(jiān)測中也存在一些挑戰(zhàn)，如受環(huán)境條件影響、設(shè)備要求高、可能的交叉吸收問題和技術(shù)復(fù)雜性等。
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知識點補充：
為什么FTIR通常與其他三種技術(shù)分開討論？
l 光源類型：FTIR使用的是寬帶紅外光源，而其他三種技術(shù)主要使用激光光源。激光技術(shù)一般在狹窄波段內(nèi)高效工作，適合特定氣體成分的檢測。
l 應(yīng)用范圍：FTIR能夠同時監(jiān)測多種氣體成分，適合復(fù)雜樣品的分析，而激光光譜技術(shù)往往針對單一或少數(shù)特定氣體的高精度檢測。
l 技術(shù)機制：FTIR通過干涉儀獲得光譜數(shù)據(jù)，而OF-CEAS、CRDS、TDLAS等技術(shù)則是通過光與物質(zhì)的特定相互作用進行測量。
l 靈敏度與分辨率：激光光譜技術(shù)通常具有更高的靈敏度和分辨率，適合痕量氣體的快速檢測，而FTIR則以其寬光譜覆蓋和多成分分析的能力見長。
綜上所述，FTIR與OF-CEAS、CRDS、TDLAS都屬于光譜技術(shù)，但由于它們的光源類型、應(yīng)用范圍和技術(shù)機制不同，通常在不同的應(yīng)用場景中體現(xiàn)出各自的優(yōu)勢。在某些綜合應(yīng)用中，FTIR與其他激光光譜技術(shù)可以互為補充，實現(xiàn)對復(fù)雜氣體環(huán)境的全面分析。