Читайте также:
|
Традиционно используется несколько приемов увеличения чувствительности детектирования резонансного поглощения с помощью ПДЛ.
Один из них заключается в уменьшении полосы регистрации сигнала после детектирования. Если при использовании широкодиапазонного сканирования частоты ПДЛ полоса регистрации может составлять порядка 1 МГц, то при применении быстрой модуляции и синхронного детектирования она может быть снижена вплоть до 1 Гц. За счет этого уменьшается вклад амплитудных шумов ПДЛ и дробовых шумов фотоприемника, интенсивность которых пропорциональна квадратному корню из произведения полосы детектирования на мощность сигнала.
При использовании прямого широкодиапазонного сканирования частоты ПДЛ для сужения полосы детектирования используют радиочастотные фильтры как нижних, так и верхних частот, оптимизируемые по ширине полосы фильтрации. При этом регистрируется сигнал, эквивалентный первой и второй производным спектра поглощения.
Для снижения интерференционных помех применяются различные методы. При проектировании оптической схемы рекомендуется свести к минимуму использование отражающих элементов. Также полезно развернуть на небольшой угол относительно оптической оси все плоские оптические детали системы, использовать клиновидные окна и подложки фильтров. Зеркальную фокусирующую оптику следует предпочесть линзовой. Эффективным может оказаться применение контролируемых механических вибраций элементов оптической схемы, ответственных за возникновение интерференционных помех, включая сам ПДЛ, с последующим усреднением получаемого сигнала. В общем случае к снижению интерференционных помех приводит максимальное упрощение оптической схемы и повышение ее температурной и вибрационной стабильности.
Для повышения концентрационной чувствительности, во-первых, выбирается наиболее интенсивная линия поглощения. Для этого проводится анализ структуры спектров поглощения исследуемого объекта в используемом спектральном диапазоне. Здесь применяется моделирование на основе баз данных по молекулярным спектрам высокого разрешения (HITRAN, GEISA и др.). Учитывается возможная интерференция спектров поглощения исследуемой молекулы и других компонентов анализируемой газовой среды. Во-вторых, увеличивают длину оптического пути, используя для этих целей длинные, до 1 км, трассы в открытой атмосфере, либо многоходовые кюветы (МХК). В первом случае к мешающим факторам добавляется влияние турбулентности атмосферного воздуха. При использовании МХК оптимальное число проходов через кювету лимитируется потерями мощности излучения при множественных отражениях на ее зеркалах. В то же время линейный размер кювет ограничен допустимой скоростью прокачки исследуемой среды через кювету и влияет на быстродействие аналитической системы. Обычно при оптимальных габаритах МХК (длине ~50 см) и числе проходов порядка 100 длина оптического пути составляет 50 м.
При анализе газовой среды в кювете для повышения концентрационной чувствительности используют снижение суммарного давления среды (до 70-100 мм рт. ст.), что приводит лишь к сужению линии. Величина поглощения в максимуме линии не изменяется (т.к. контур лоренцевский). Таким образом, растет контраст спектра, благодаря чему увеличивается размах первой и второй его производных, что выгодно при применении методов ЧМС и МДВС. Кроме того, улучшается селективность детектирования резонансного поглощения в случае, если помехой является близко расположенная линия интерферирующего газа.
Дата добавления: 2014-12-20; просмотров: 33 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |