(a). Ljudtryckssimuleringsresultat och (b). Schematiskt diagram av ljusets multipla reflektion i den nya differentiella Helmholtz fotoakustiska cellen. Kredit:Li Zhengang
Ett team från Hefei Institutes of Physical Science vid den kinesiska vetenskapsakademin har utvecklat en helmholtz-fotoakustisk cell med hög känslighet och framgångsrikt tillämpat den på metandetektion.
Relevanta resultat publicerades i Optics Express .
Fotoakustisk spektroskopi är en indirekt absorptionsspektroskopiteknik, som erhåller gaskoncentration genom att detektera den fotoakustiska signalen som genereras av den uppmätta gasen. På grund av fördelarna med hög känslighet, god selektivitet och noll bakgrundsdetektering, används fotoakustisk spektroskopi i stor utsträckning inom miljöövervakning, medicinsk diagnos, förbränningsanalys, effektdetektering och andra områden.
Den fotoakustiska detekteringsprestandan påverkas emellertid lätt av olika ljud, såväl som koherenta brus som genereras av den fotoakustiska cellväggen som absorberar ljusenergi. För närvarande finns det få rapporter om dämpning av koherenta och inkoherenta brus samtidigt och förstärkning av fotoakustiska signaler.
"Vår forskning är baserad på principen om fotoakustisk detektion", säger prof. Fang Yonghua, som ledde teamet, "cellen har en speciell struktur, som gör att ljusstrålen kan reflekteras flera gånger på den guldpläterade innerväggen, och på så sätt exciterar en högre fotoakustisk signal."
Simulering av utbyteshastigheten för den uppmätta gasen; (a). anslutningsrörets position var inte optimerad; (b). anslutningsrörets position optimerades. Kredit:Li Zhengang
(a). Schematiskt diagram över den fotoakustiska detektionsinställningen; (b). mekaniskt strukturdiagram av den fotoakustiska cellen. Kredit:Li Zhengang
När det gäller den koherenta fotoakustiska cellväggen som produceras när ljusenergi absorberas, använde de våglängdsmodulering och andra övertonsteknologi för att undertrycka den.
Den fotoakustiska cellens differentialegenskaper bidrog också till att undertrycka det osammanhängande bruset. Den fotoakustiska cellen simulerades också och optimerades i detalj, vilket ytterligare förbättrade utbyteshastigheten för den uppmätta gasen samtidigt som överlägsna prestanda uppnåddes.
Forskarna testade det senare i metangasdetekteringsexperimentet, och den fotoakustiska cellen visade bra linjäritet och känslighet.
När excitationsljuskällan var en lågeffekts (6 mW) nära-infraröd (1 653 nm) distribuerad återkopplingslaser, uppnåddes den lägsta detekteringsgränsen på 177 ppb inom en sekunds detektionstid, och motsvarande normaliserade brusekvivalenta absorptionskoefficient var 4,1 ×10 –10 cm–1WHZ –1/2 . Detta var mycket mer exakt än normaliserade brusekvivalenta absorptionskoefficienter som rapporterats tidigare, som var cirka 10 -8 till 10 -10 ordning. + Utforska vidare
